Terima kasih telah mengunjungi Nature.com. Versi browser yang Anda gunakan memiliki dukungan terbatas untuk CSS. Untuk pengalaman terbaik, kami sarankan Anda menggunakan browser yang diperbarui (atau matikan mode kompatibilitas di Internet Explorer). Sementara itu, untuk memastikan dukungan lanjutan, kami akan menampilkan situs tanpa gaya dan JavaScript.
Emisi merkuri dari penambangan emas skala kecil dan skala kecil di belahan bumi selatan melampaui pembakaran batu bara sebagai sumber merkuri terbesar di dunia. Kami meneliti deposisi dan penyimpanan merkuri di Amazon Peru, yang sangat terpengaruh oleh penambangan emas artisanal. Hutan utuh di Amazon Peru dekat tambang emas menerima masukan merkuri yang sangat tinggi, dengan peningkatan total dan metilmerkuri di atmosfer, daun kanopi, dan tanah. Di sini, kami menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa kanopi hutan utuh di dekat tambang emas artisanal mencegat sejumlah besar partikulat dan gas merkuri pada tingkat yang proporsional terhadap total luas daun. Kami mendokumentasikan akumulasi merkuri yang substansial di tanah, biomassa, dan burung penyanyi penduduk di beberapa wilayah Amazon yang paling dilindungi dan kaya keanekaragaman hayati, menimbulkan pertanyaan penting tentang bagaimana polusi merkuri menghambat upaya konservasi modern dan masa depan di ekosistem tropis ini mempertanyakan .
Tantangan yang berkembang bagi ekosistem hutan tropis adalah penambangan emas rakyat dan skala kecil (ASGM). Bentuk penambangan emas ini terjadi di lebih dari 70 negara, seringkali secara informal atau ilegal, dan menyumbang sekitar 20% dari produksi emas dunia1.Sementara PESK merupakan mata pencaharian penting bagi masyarakat lokal, mengakibatkan deforestasi yang meluas2,3, konversi luas hutan menjadi tambak4, kandungan sedimen yang tinggi di sungai terdekat5,6, dan merupakan kontributor utama ke atmosfer global Pelepasan emisi merkuri (Hg) dan emisi terbesar sumber merkuri air tawar 7. Banyak lokasi PESK yang diintensifkan terletak di hotspot keanekaragaman hayati global, yang mengakibatkan hilangnya keanekaragaman8, hilangnya spesies sensitif9 dan manusia10,11,12 dan predator puncak13, 14 paparan merkuri yang tinggi. Diperkirakan 675–1000 ton Hg thn-1 diuapkan dan dilepaskan ke atmosfer global dari operasi PESK setiap tahun7. Penggunaan merkuri dalam jumlah besar oleh penambangan emas skala kecil dan rakyat telah menggeser sumber utamaemisi merkuri atmosfer dari utara global ke selatan global, dengan implikasi pada nasib merkuri, transportasi dan pola paparan. Namun, sedikit yang diketahui tentang nasib emisi merkuri atmosfer ini dan pola deposisi dan akumulasinya di lanskap yang dipengaruhi PESK.
Konvensi Minamata Internasional tentang Merkuri mulai berlaku pada tahun 2017, dan Pasal 7 secara khusus membahas emisi merkuri dari pertambangan emas rakyat dan skala kecil. Dalam PESK, unsur merkuri cair ditambahkan ke sedimen atau bijih untuk memisahkan emas. Amalgam kemudian dipanaskan, mengkonsentrasikan emas dan melepaskan gas unsur merkuri (GEM; Hg0) ke atmosfer. Hal ini terlepas dari upaya kelompok-kelompok seperti United Nations Environment Programme (UNEP) Global Mercury Partnership, United Nations Industrial Development Organization (UNIDO) dan LSM untuk mendorong penambang untuk mengurangi emisi merkuri. Hingga tulisan ini dibuat pada tahun 2021, 132 negara, termasuk Peru, telah menandatangani Konvensi Minamata dan telah mulai mengembangkan rencana aksi nasional untuk secara khusus menangani pengurangan emisi merkuri terkait PESK. Akademisi telah menyerukan agar rencana aksi nasional ini untuk menjadi inklusif, berkelanjutan dan holistik, dengan mempertimbangkan pendorong sosial ekonomi dan bahaya lingkungan15,16,17,18.Rencana saat ini untuk mengatasi konsekuensi merkuri di lingkungan berfokus pada risiko merkuri yang terkait dengan penambangan emas skala kecil dan rakyat di dekat ekosistem perairan, yang melibatkan penambang dan orang-orang yang tinggal di dekat pembakaran amalgam, dan masyarakat yang mengonsumsi ikan predator dalam jumlah besar .Paparan merkuri di tempat kerja melalui penghirupan uap merkuri dari pembakaran amalgam, paparan merkuri makanan melalui konsumsi ikan, dan bioakumulasi merkuri dalam jaring makanan akuatik telah menjadi fokus sebagian besar penelitian ilmiah terkait PESK, termasuk di Amazon.Studi sebelumnya (misalnya, lihat Lodenius dan Malm19).
Ekosistem terestrial juga berisiko terpapar merkuri dari PESK. Hg atmosfer yang dilepaskan dari PESK karena GEM dapat kembali ke lanskap terestrial melalui tiga rute utama20 (Gbr. 1): GEM dapat diadsorpsi ke partikel di atmosfer, yang kemudian dicegat oleh permukaan;GEM dapat langsung diserap oleh tanaman dan dimasukkan ke dalam jaringannya;akhirnya , GEM dapat dioksidasi menjadi spesies Hg(II), yang dapat diendapkan kering, teradsorpsi ke dalam partikel atmosfer, atau terperangkap dalam air hujan. Jalur ini memasok merkuri ke tanah melalui air terjun (yaitu, curah hujan di kanopi pohon), serasah, dan curah hujan, masing-masing. Deposisi basah dapat ditentukan oleh fluks merkuri dalam sedimen yang dikumpulkan di ruang terbuka. Deposisi kering dapat ditentukan sebagai jumlah fluks merkuri dalam serasah dan fluks merkuri di musim gugur dikurangi fluks merkuri dalam presipitasi. Sejumlah penelitian telah mendokumentasikan pengayaan merkuri di ekosistem terestrial dan akuatik di dekat aktivitas PESK (lihat, misalnya, tabel ringkasan di Gerson et al. 22), kemungkinan sebagai akibat dari masukan merkuri sedimen dan pelepasan merkuri langsung. Namun, sementara peningkatan deposisi merkuri di dekat PESK mungkin karena pembakaran amalgam merkuri-emas, tidak jelas bagaimana Hg ini diangkut di lanskap regional dan kepentingan relatif dari deposisi yang berbedaal jalur dekat ASGM.
Merkuri yang dipancarkan sebagai gas unsur merkuri (GEM; Hg0) dapat diendapkan ke lanskap melalui tiga jalur atmosfer. Pertama, GEM dapat dioksidasi menjadi ion Hg (Hg2+), yang dapat terperangkap dalam tetesan air dan terendapkan pada permukaan daun sebagai basah atau deposit kering. Kedua, GEM dapat mengadsorpsi bahan partikulat atmosfer (Hgp), yang dicegat oleh dedaunan dan terbawa ke lanskap melalui air terjun bersama dengan ion Hg yang dicegat. Ketiga, GEM dapat diserap ke dalam jaringan daun, sedangkan Hg disimpan di lanskap sebagai serasah.Bersama dengan air yang jatuh dan serasah dianggap sebagai perkiraan total deposisi merkuri.Meskipun GEM juga dapat menyebar dan menyerap langsung ke tanah dan serasah77, ini mungkin bukan rute utama masuknya merkuri ke ekosistem terestrial.
Kami memperkirakan konsentrasi gas merkuri unsur menurun dengan jarak dari sumber emisi merkuri. Karena dua dari tiga jalur pengendapan merkuri ke lanskap (melalui jatuh dan serasah) bergantung pada interaksi merkuri dengan permukaan tanaman, kami juga dapat memprediksi tingkat di mana merkuri diendapkan ke dalam ekosistem dan seberapa parah dampaknya bagi hewan Risiko dampak ditentukan oleh struktur vegetasi, seperti yang ditunjukkan oleh pengamatan di hutan boreal dan beriklim sedang di lintang utara23.Namun, kami juga menyadari bahwa aktivitas PESK sering terjadi di daerah tropis, di mana struktur kanopi dan kelimpahan relatif luas daun yang terpapar sangat bervariasi. Kepentingan relatif jalur pengendapan merkuri dalam ekosistem ini belum diukur secara jelas, terutama untuk hutan yang dekat dengan sumber emisi merkuri, yang intensitasnya jarang diamati di hutan boreal. Oleh karena itu, dalam penelitian ini studi, kami mengajukan pertanyaan-pertanyaan berikut: (1) Bagaimana konsentrasi merkuri unsur gas danjalur pengendapan bervariasi dengan kedekatan ASGM dan indeks luas daun kanopi regional?(2) Apakah penyimpanan merkuri tanah terkait dengan input atmosfer?(3) Apakah ada bukti peningkatan bioakumulasi merkuri pada burung penyanyi yang tinggal di hutan di dekat PESK? Studi ini adalah yang pertama memeriksa masukan deposisi merkuri di dekat aktivitas PESK dan bagaimana tutupan kanopi berkorelasi dengan pola-pola ini, dan yang pertama mengukur konsentrasi metilmerkuri (MeHg) di lanskap Amazon Peru. Kami mengukur GEM di atmosfer, dan curah hujan total, penetrasi, total merkuri dan metilmerkuri di daun, serasah, dan tanah di hutan dan habitat yang terdeforestasi di sepanjang 200 kilometer bentangan Sungai Madre de Dios di Peru tenggara. Kami berhipotesis bahwa kedekatan dengan ASGM dan kota pertambangan yang membakar amalgam Hg-emas akan menjadi yang paling penting faktor pendorong konsentrasi Hg atmosfer (GEM) dan deposisi Hg basah (presipitasi tinggi). Karena deposisi merkuri kering (penetrasi + serasah) terkait dengan tree struktur kanopi,21,24 kami juga mengharapkan kawasan hutan memiliki masukan merkuri yang lebih tinggi daripada kawasan deforestasi yang berdekatan, yang, dengan indeks luas daun yang tinggi dan potensi penangkapan merkuri, Satu hal yang sangat mengkhawatirkan. Hutan Amazon yang Utuh. Kami selanjutnya berhipotesis bahwa fauna yang tinggal di hutan dekat kota pertambangan memiliki kadar merkuri yang lebih tinggi daripada fauna yang tinggal jauh dari daerah pertambangan.
Investigasi kami berlangsung di provinsi Madre de Dios di Amazon Peru bagian tenggara, di mana lebih dari 100.000 hektar hutan telah digunduli untuk membentuk ASGM3 aluvial yang berdekatan dengan, dan terkadang di dalam, lahan lindung dan cadangan nasional. Emas artisanal dan skala kecil penambangan di sepanjang sungai di wilayah Amazon barat ini telah meningkat secara dramatis selama dekade terakhir25 dan diperkirakan akan meningkat dengan harga emas yang tinggi dan peningkatan konektivitas ke pusat kota melalui jalan raya lintas samudera Aktivitas akan berlanjut 3.Kami memilih dua lokasi tanpa penambangan (Boca Manu dan Chilive , masing-masing sekitar 100 dan 50 km dari ASGM) – selanjutnya disebut sebagai “lokasi terpencil” – dan tiga lokasi di dalam wilayah pertambangan – selanjutnya disebut sebagai lokasi penambangan “lokasi terpencil” (Gbr. 2A). lokasi terletak di hutan sekunder dekat kota Boca Colorado dan La Bellinto, dan satu lokasi pertambangan terletak di hutan tua yang utuh di Los Amigos Conservation Konsesi. Perhatikan bahwa di tambang Boca Colorado dan Laberinto, uap merkuri yang dilepaskan dari pembakaran amalgam merkuri-emas sering terjadi, tetapi lokasi dan jumlah pastinya tidak diketahui karena kegiatan ini seringkali informal dan rahasia;kami akan menggabungkan penambangan dan pembakaran paduan merkuri yang secara kolektif disebut sebagai “aktivitas ASGM”. Di setiap lokasi, kami memasang sampler sedimen baik di musim kemarau dan hujan di pembukaan lahan (area deforestasi yang sama sekali tidak memiliki tanaman berkayu) dan di bawah kanopi pohon (kawasan hutan daerah) untuk total tiga peristiwa musiman (masing-masing berlangsung 1-2 bulan) ) Deposisi basah dan penurunan penetrasi dikumpulkan secara terpisah, dan sampler udara pasif dikerahkan di ruang terbuka untuk mengumpulkan GEM. Tahun berikutnya, berdasarkan deposisi tinggi tingkat yang diukur pada tahun pertama, kami memasang pengumpul di enam petak hutan tambahan di Los Amigos.
Peta dari lima titik pengambilan sampel ditampilkan sebagai lingkaran kuning. Dua lokasi (Boca Manu, Chilive) terletak di daerah yang jauh dari penambangan emas rakyat, dan tiga lokasi (Los Amigos, Boca Colorado dan Laberinto) terletak di daerah yang terkena dampak penambangan , dengan kota-kota pertambangan ditampilkan sebagai segitiga biru. Ilustrasi tersebut menunjukkan kawasan hutan dan deforestasi terpencil khas yang terkena dampak pertambangan. Dalam semua gambar, garis putus-putus mewakili garis pemisah antara dua lokasi terpencil (kiri) dan tiga lokasi yang terkena dampak pertambangan ( kanan).B Konsentrasi unsur merkuri (GEM) gas di setiap lokasi pada musim kemarau 2018 (n = 1 sampel independen per lokasi; simbol persegi) dan musim hujan (n = 2 sampel independen; simbol persegi) musim.C Total konsentrasi merkuri dalam curah hujan yang terkumpul di area hutan (petak kotak hijau) dan deforestasi (petak kotak coklat) selama musim kemarau tahun 2018. Untuk semua petak kotak, garis mewakili median, kotak menunjukkan Q1 dan Q3, kumis mewakili 1,5 kali rentang interkuartil (n =5 sampel independen per lokasi hutan, n = 4 sampel independen per sampel lokasi deforestasi).D Total konsentrasi merkuri dalam daun yang dikumpulkan dari kanopi Ficus insipida dan Inga feuillei selama musim kemarau tahun 2018 (sumbu kiri;simbol persegi hijau tua dan segitiga hijau muda, masing-masing) dan dari sampah massal di tanah (sumbu kanan; simbol lingkaran hijau zaitun). Nilai ditampilkan sebagai mean dan standar deviasi (n = 3 sampel independen per situs untuk daun hidup, n = 1 sampel independen untuk serasah).E Total konsentrasi merkuri di tanah lapisan atas (0-5 cm teratas) yang dikumpulkan di area hutan (petak kotak hijau) dan deforestasi (petak kotak coklat) selama musim kemarau 2018 (n = 3 sampel independen per lokasi ).Data untuk musim lainnya ditunjukkan pada Gambar 1.S1 dan S2.
Konsentrasi merkuri atmosfer (GEM) sesuai dengan prediksi kami, dengan nilai tinggi di sekitar aktivitas PESK—terutama di sekitar kota yang membakar amalgam Hg-emas—dan nilai rendah di daerah yang jauh dari area penambangan aktif (Gbr. 2B). daerah terpencil, konsentrasi GEM berada di bawah rata-rata global konsentrasi latar belakang di belahan bumi selatan sekitar 1 ng m-326. Sebaliknya, konsentrasi GEM di ketiga tambang adalah 2-14 kali lebih tinggi daripada di tambang terpencil, dan konsentrasi di tambang terdekat ( hingga 10,9 ng m-3) sebanding dengan yang ada di daerah perkotaan dan perkotaan, dan terkadang melebihi yang ada di AS, Zona Industri di Cina dan Korea 27.Pola PERMATA di Madre de Dios ini konsisten dengan pembakaran amalgam merkuri-emas sebagai sumber utama merkuri atmosfer yang meningkat di wilayah Amazon yang terpencil ini.
Sementara konsentrasi GEM di pembukaan melacak kedekatannya dengan pertambangan, konsentrasi total merkuri di air terjun yang menembus bergantung pada kedekatan dengan pertambangan dan struktur kanopi hutan. Model ini menunjukkan bahwa konsentrasi GEM saja tidak memprediksi di mana merkuri tinggi akan disimpan di lanskap. Kami mengukur yang tertinggi konsentrasi merkuri di hutan dewasa utuh di dalam area pertambangan (Gbr. 2C). Konservasi Los Amigos Conservation memiliki konsentrasi rata-rata tertinggi total merkuri di musim kemarau (kisaran: 18-61 ng L-1) yang dilaporkan dalam literatur dan sebanding ke tingkat yang diukur di lokasi yang terkontaminasi oleh penambangan cinnabar dan pembakaran batubara industri.Selisih, 28 di Guizhou, Cina.Sepengetahuan kami, nilai-nilai ini mewakili fluks merkuri throughput tahunan maksimum yang dihitung menggunakan konsentrasi merkuri dan tingkat curah hujan musim kemarau dan hujan (71 g m-2 thn-1; Tabel Tambahan 1). Dua lokasi penambangan lainnya tidak memiliki kadar merkuri total yang lebih tinggi dibandingkan dengan lokasi terpencil (kisaran: 8-31 ng L-1; 22-34 g m-2 thn-1). Dengan pengecualian Hg, hanya aluminium dan mangan telah meningkatkan throughput di area pertambangan, kemungkinan karena pembukaan lahan terkait pertambangan;semua elemen utama dan jejak terukur lainnya tidak berbeda antara pertambangan dan daerah terpencil (File Data Tambahan 1), sebuah temuan yang konsisten dengan dinamika merkuri daun 29 dan pembakaran amalgam ASGM, daripada debu di udara, sebagai sumber utama merkuri di musim gugur yang menembus .
Selain berfungsi sebagai adsorben untuk partikulat dan gas merkuri, daun tanaman dapat langsung menyerap dan mengintegrasikan GEM ke dalam jaringan30,31. Faktanya, di lokasi yang dekat dengan aktivitas PESK, sampah merupakan sumber utama pengendapan merkuri. Konsentrasi rata-rata Hg (0,080 –0,22 g g−1) diukur dalam daun kanopi hidup dari ketiga lokasi penambangan melebihi nilai yang dipublikasikan untuk hutan beriklim sedang, boreal, dan alpine di Amerika Utara, Eropa, dan Asia, serta hutan Amazon lainnya di Amerika Selatan, terletak di Amerika Selatan.Daerah terpencil dan sumber titik dekat 32, 33, 34.Konsentrasi sebanding dengan yang dilaporkan untuk merkuri daun di hutan campuran subtropis di Cina dan hutan Atlantik di Brasil (Gbr. 2D)32,33,34.Berikut model GEM, yang tertinggi konsentrasi total merkuri dalam seresah massal dan daun kanopi diukur di hutan sekunder di dalam area pertambangan. Namun, perkiraan fluks merkuri limbah tertinggi di hutan primer utuh di tambang Los Amigos, kemungkinan karena massa limbah yang lebih besar. Kami mengalikan yang sebelumnya melaporkan Peruvian Amazon 35 dengan Hg yang diukur dalam serasah (rata-rata antara musim hujan dan kemarau) (Gbr. 3A). Masukan ini menunjukkan bahwa kedekatan dengan area pertambangan dan tutupan tajuk pohon merupakan kontributor yang signifikan terhadap beban merkuri dalam PESK di wilayah ini.
Data ditampilkan di hutan A dan area deforestasi B. Area deforestasi Los Amigos adalah pembukaan stasiun lapangan yang membentuk sebagian kecil dari total lahan. Fluks ditunjukkan dengan panah dan dinyatakan sebagai g m-2 thn-1.Untuk 0-5 cm atas tanah, genangan ditunjukkan sebagai lingkaran dan dinyatakan dalam g m-2.Persentase mewakili persentase merkuri yang ada di kolam atau fluks dalam bentuk metilmerkuri.Konsentrasi rata-rata antara musim kemarau (2018 dan 2019) dan musim hujan (2018) untuk total merkuri melalui curah hujan, curah hujan curah, dan serasah, untuk perkiraan peningkatan beban merkuri. Data metilmerkuri didasarkan pada musim kemarau 2018, satu-satunya tahun pengukurannya. Lihat “Metode” untuk informasi tentang penghitungan pooling dan fluks.C Hubungan antara konsentrasi merkuri total dan indeks luas daun di delapan plot Konservasi Konservasi Los Amigos, berdasarkan regresi kuadrat terkecil biasa.D Hubungan antara konsentrasi merkuri total dalam curah hujan dan totalal konsentrasi merkuri tanah permukaan untuk kelima lokasi di kawasan hutan (lingkaran hijau) dan deforestasi (segitiga coklat), menurut regresi kuadrat terkecil biasa (bilah kesalahan menunjukkan simpangan baku).
Dengan menggunakan data curah hujan dan serasah jangka panjang, kami dapat mengukur pengukuran penetrasi dan kandungan merkuri serasah dari tiga kampanye untuk memberikan perkiraan fluks merkuri atmosfer tahunan untuk Konsesi Konservasi Los Amigos (penetrasi + jumlah serasah + curah hujan) untuk perkiraan awal. Kami menemukan bahwa fluks merkuri atmosfer di hutan lindung yang berdekatan dengan kegiatan PESK lebih dari 15 kali lebih tinggi daripada di sekitar kawasan yang terdeforestasi (137 berbanding 9 g Hg m-2 thn-1; Gambar 3 A,B). perkiraan kadar merkuri di Los Amigos melebihi fluks merkuri yang dilaporkan sebelumnya di dekat sumber titik merkuri di hutan di Amerika Utara dan Eropa (misalnya, pembakaran batu bara), dan sebanding dengan nilai di industri Cina 21,36. Semua mengatakan, sekitar 94 % dari total deposisi merkuri di hutan lindung Los Amigos dihasilkan oleh deposisi kering (penetrasi + serasah – presipitasi merkuri), kontribusi yang jauh lebih tinggi daripada sebagian besar lainnyalanskap st di seluruh dunia. Hasil ini menyoroti peningkatan kadar merkuri yang memasuki hutan melalui deposisi kering dari PESK dan pentingnya kanopi hutan dalam menghilangkan merkuri yang berasal dari PESK dari atmosfer. Kami mengantisipasi bahwa pola deposisi Hg yang sangat kaya diamati di kawasan hutan dekat PESK aktivitas tidak unik untuk Peru.
Sebaliknya, kawasan deforestasi di daerah pertambangan memiliki kadar merkuri yang lebih rendah, terutama melalui curah hujan yang tinggi, dengan sedikit masukan merkuri melalui jatuhan dan serasah. Konsentrasi total merkuri dalam sedimen curah di daerah tambang sebanding dengan yang diukur di daerah terpencil (Gbr. 2C). ). Konsentrasi rata-rata (kisaran: 1,5–9,1 ng L-1) total merkuri dalam curah hujan curah musim kemarau lebih rendah dari nilai yang dilaporkan sebelumnya di Adirondacks New York37 dan umumnya lebih rendah daripada di daerah terpencil Amazon38. Oleh karena itu, input curah hujan curah Hg lebih rendah (8,6-21,5 g Hg m-2 thn-1) di area deforestasi yang berdekatan dibandingkan dengan GEM, pola konsentrasi tetesan dan serasah di lokasi penambangan, dan Tidak mencerminkan kedekatan dengan penambangan .Karena PESK memerlukan deforestasi,2,3 kawasan yang dibuka di mana kegiatan pertambangan terkonsentrasi memiliki masukan merkuri yang lebih rendah dari deposisi atmosfer daripada kawasan hutan di dekatnya, meskipun pelepasan langsung ASGM non-atmosfer (sepertitumpahan unsur merkuri atau tailing) cenderung sangat tinggi.tinggi 22.
Perubahan fluks merkuri yang diamati di Amazon Peru didorong oleh perbedaan besar di dalam dan di antara lokasi selama musim kemarau (hutan dan deforestasi) (Gbr. 2). Sebaliknya, kami melihat perbedaan minimal dalam lokasi dan antar lokasi serta fluks Hg yang rendah selama musim hujan (Gambar Tambahan 1). Perbedaan musim ini (Gambar 2B) mungkin disebabkan oleh intensitas penambangan dan produksi debu yang lebih tinggi di musim kemarau. Meningkatnya deforestasi dan berkurangnya curah hujan selama musim kemarau dapat meningkatkan debu produksi, sehingga meningkatkan jumlah partikel atmosfer yang menyerap merkuri. Produksi merkuri dan debu selama musim kemarau dapat berkontribusi pada pola fluks merkuri dalam deforestasi dibandingkan dengan kawasan hutan di Konsesi Konservasi Los Amigos.
Karena masukan merkuri dari PESK di Amazon Peru diendapkan ke ekosistem terestrial terutama melalui interaksi dengan kanopi hutan, kami menguji apakah kerapatan kanopi pohon yang lebih tinggi (yaitu, indeks luas daun) akan menghasilkan masukan merkuri yang lebih tinggi. Di hutan utuh Los Amigos Konsesi Konservasi, kami mengumpulkan drop drop dari 7 petak hutan dengan kerapatan tajuk yang berbeda. Kami menemukan bahwa indeks luas daun merupakan prediktor kuat dari masukan merkuri total selama musim gugur, dan rata-rata konsentrasi merkuri total selama musim gugur meningkat dengan indeks luas daun (Gbr. 3C ).Banyak variabel lain yang juga mempengaruhi masukan merkuri melalui penurunan, termasuk umur daun34, kekasaran daun, kerapatan stomata, kecepatan angin39, turbulensi, suhu, dan periode pra-kering.
Konsisten dengan tingkat pengendapan merkuri tertinggi, tanah lapisan atas (0-5 cm) di lokasi hutan Los Amigos memiliki konsentrasi total merkuri tertinggi (140 ng g-1 pada musim kemarau 2018; Gambar 2E). Selain itu, konsentrasi merkuri adalah diperkaya di seluruh profil tanah vertikal terukur (kisaran 138–155 ng g-1 pada kedalaman 45 cm; Gambar Tambahan 3). Satu-satunya situs yang menunjukkan konsentrasi merkuri tanah permukaan yang tinggi selama musim kemarau 2018 adalah situs deforestasi di dekat sebuah kota pertambangan (Boca Colorado). Di situs ini, kami berhipotesis bahwa konsentrasi yang sangat tinggi mungkin disebabkan oleh kontaminasi lokal unsur merkuri selama fusi, karena konsentrasi tidak meningkat pada kedalaman (>5 cm). Fraksi pengendapan merkuri di atmosfer hilang karena terlepas dari tanah (yaitu merkuri yang dilepaskan ke atmosfer) karena tutupan kanopi mungkin juga jauh lebih rendah di kawasan hutan daripada di kawasan deforestasi40, menunjukkan bahwa proporsi merkuri yang signifikan disimpan untuk konservasi.Area tersebut tetap berada di dalam tanah. Tanah total genangan merkuri di hutan primer Konservasi Konservasi Los Amigos adalah 9100 g Hg m-2 dalam 5 cm pertama dan lebih dari 80.000 g Hg m-2 dalam 45 cm pertama.
Karena daun terutama menyerap merkuri atmosfer, daripada merkuri tanah,30,31 dan kemudian mengangkut merkuri ini ke dalam tanah dengan jatuh, ada kemungkinan bahwa laju deposisi merkuri yang tinggi mendorong pola yang diamati di tanah. Kami menemukan korelasi kuat antara total rata-rata konsentrasi merkuri di tanah lapisan atas dan konsentrasi merkuri total di semua kawasan hutan, sedangkan tidak ada hubungan antara merkuri tanah lapisan atas dan konsentrasi merkuri total dalam curah hujan lebat di daerah yang terdeforestasi (Gbr. 3D). Pola serupa juga terlihat dalam hubungan antara genangan merkuri di tanah lapisan atas dan fluks merkuri total di kawasan hutan, tetapi tidak di kawasan deforestasi (kolam merkuri tanah lapisan atas dan curah hujan total fluks merkuri total).
Hampir semua studi pencemaran merkuri terestrial yang terkait dengan PESK terbatas pada pengukuran total merkuri, tetapi konsentrasi metilmerkuri menentukan bioavailabilitas merkuri dan akumulasi dan paparan nutrisi selanjutnya. Dalam ekosistem terestrial, merkuri dimetilasi oleh mikroorganisme dalam kondisi anoksik41,42, sehingga umumnya percaya bahwa tanah dataran tinggi memiliki konsentrasi metilmerkuri yang lebih rendah. Namun, untuk pertama kalinya, kami telah mencatat konsentrasi MeHg yang dapat diukur di tanah Amazon dekat PESK, menunjukkan bahwa peningkatan konsentrasi MeHg melampaui ekosistem perairan dan ke lingkungan terestrial di dalam area yang terpengaruh PESK ini , termasuk yang terendam saat musim hujan.Tanah dan yang tetap kering sepanjang tahun. Konsentrasi metilmerkuri tertinggi di lapisan tanah atas selama musim kemarau 2018 terjadi di dua kawasan hutan tambang (Cagar Boca Colorado dan Los Amigos; 1,4 ng MeHg g−1, 1,4% Hg sebagai MeHg dan 1,1 ng MeHg g−1, masing-masing, pada 0,79% Hg (sebagai MeHg).Karena persentase merkuri dalam bentuk metilmerkuri ini sebanding dengan lokasi terestrial lainnya di seluruh dunia (Gambar Tambahan 4), konsentrasi tinggi metilmerkuri tampaknya disebabkan oleh input total Merkuri yang tinggi dan penyimpanan total merkuri yang tinggi di dalam tanah, daripada konversi bersih merkuri anorganik yang tersedia menjadi metilmerkuri (Gambar Tambahan 5) Hasil kami mewakili pengukuran pertama metilmerkuri di tanah dekat PESK di Amazon Peru. Menurut Penelitian lain telah melaporkan produksi metilmerkuri yang lebih tinggi di lanskap yang tergenang dan gersang43,44 dan kami memperkirakan konsentrasi metilmerkuri yang lebih tinggi di hutan musiman dan lahan basah permanen terdekat yang mengalamibeban merkuri yang sama.Meskipun metilmerkuri Apakah ada risiko toksisitas terhadap satwa liar darat di dekat kegiatan penambangan emas masih harus ditentukan, tetapi hutan-hutan yang dekat dengan kegiatan PESK mungkin menjadi titik panas untuk bioakumulasi merkuri di jaring makanan terestrial.
Implikasi paling penting dan baru dari pekerjaan kami adalah mendokumentasikan pengangkutan merkuri dalam jumlah besar ke hutan yang berdekatan dengan PESK. Data kami menunjukkan bahwa merkuri ini tersedia di, dan bergerak melalui, jaring makanan terestrial. Selain itu, sejumlah besar merkuri disimpan dalam biomassa dan tanah dan kemungkinan akan dilepaskan dengan perubahan penggunaan lahan4 dan kebakaran hutan45,46.Amazon Peru bagian tenggara adalah salah satu ekosistem taksa vertebrata dan serangga yang paling beragam secara biologis di Bumi. Kompleksitas struktural yang tinggi dalam kawasan tropis purba yang utuh hutan mempromosikan keanekaragaman hayati burung48 dan menyediakan relung untuk berbagai spesies penghuni hutan49.Akibatnya, lebih dari 50% wilayah Madre de Dios ditetapkan sebagai lahan lindung atau cagar nasional50.Tekanan internasional untuk mengendalikan aktivitas PESK ilegal di Cagar Alam Tambopata telah tumbuh secara signifikan selama dekade terakhir, yang mengarah pada tindakan penegakan hukum besar-besaran (Operación Mercurio) oleh pemerintah Perupada tahun 2019.Namun, temuan kami menunjukkan bahwa kompleksitas hutan yang mendasari keanekaragaman hayati Amazon membuat kawasan ini sangat rentan terhadap pemuatan dan penyimpanan merkuri di lanskap dengan peningkatan emisi merkuri terkait PESK, yang menyebabkan fluks merkuri global melalui air.Pengukuran jumlah tertinggi yang dilaporkan didasarkan pada perkiraan awal kami tentang peningkatan fluks merkuri serasah di hutan utuh dekat PESK. Sementara investigasi kami dilakukan di hutan lindung, pola masukan dan retensi merkuri yang meningkat akan berlaku untuk semua hutan primer tua. dekat kegiatan PESK, termasuk zona penyangga, sehingga hasil ini sesuai dengan hutan lindung dan hutan tidak lindung.Hutan lindung serupa. Oleh karena itu, risiko PESK terhadap lanskap merkuri tidak hanya terkait dengan impor langsung merkuri melalui emisi atmosfer, tumpahan, dan tailing, tetapi juga dengan kemampuan lanskap untuk menangkap, menyimpan, dan mengubah merkuri menjadi lebih bioavailable. formulir.terkait dengan potensi.metilmerkuri, menunjukkan efek diferensial pada kumpulan merkuri global dan satwa liar terestrial tergantung pada tutupan hutan di dekat pertambangan.
Dengan menyerap merkuri atmosfer, hutan utuh di dekat pertambangan emas rakyat dan skala kecil dapat mengurangi risiko merkuri terhadap ekosistem perairan terdekat dan reservoir merkuri atmosfer global. Jika hutan ini dibuka untuk kegiatan pertambangan atau pertanian yang diperluas, residu merkuri dapat ditransfer dari darat ke perairan ekosistem melalui kebakaran hutan, pelarian dan/atau limpasan45, 46, 51, 52, 53. Di Amazon Peru, sekitar 180 ton merkuri digunakan setiap tahun di ASGM54, di mana sekitar seperempatnya dipancarkan ke atmosfer55, berdasarkan Konsesi Konservasi di Los Amigos. Area ini kira-kira 7,5 kali luas total lahan lindung dan cagar alam di wilayah Madre de Dios (sekitar 4 juta hektar), yang memiliki proporsi terbesar dari lahan lindung di provinsi Peru lainnya, dan ini luas lahan hutan utuh.Sebagian di luar radius pengendapan PESK dan merkuri. Dengan demikian, penyerapan merkuri di hutan utuh tidak cukup untuk mencegah merkuri yang berasal dari PESK memasuki kolam merkuri atmosfer regional dan global, menunjukkan pentingnya pengurangan emisi merkuri PESK. merkuri yang tersimpan dalam sistem terestrial sebagian besar dipengaruhi oleh kebijakan konservasi. Keputusan di masa depan tentang bagaimana mengelola hutan utuh, terutama di daerah dekat kegiatan PESK, dengan demikian berimplikasi pada mobilisasi dan bioavailabilitas merkuri sekarang dan dalam beberapa dekade mendatang.
Bahkan jika hutan dapat menyerap semua merkuri yang dilepaskan di hutan tropis, itu tidak akan menjadi obat mujarab untuk polusi merkuri, karena jaring makanan terestrial mungkin juga rentan terhadap merkuri. Kita hanya tahu sedikit tentang konsentrasi merkuri dalam biota di dalam hutan yang utuh ini, tetapi yang pertama pengukuran endapan merkuri terestrial dan metilmerkuri tanah menunjukkan bahwa tingkat merkuri yang tinggi di tanah dan metilmerkuri yang tinggi dapat meningkatkan paparan terhadap mereka yang tinggal di hutan ini.Risiko bagi konsumen tingkat gizi tinggi.Data dari penelitian sebelumnya tentang bioakumulasi merkuri terestrial di hutan beriklim sedang telah menemukan bahwa konsentrasi merkuri dalam darah pada burung berkorelasi dengan konsentrasi merkuri dalam sedimen, dan burung penyanyi yang memakan makanan yang seluruhnya berasal dari tanah dapat menunjukkan konsentrasi merkuri. Peningkatan 56,57. Peningkatan paparan merkuri pada burung penyanyi dikaitkan dengan penurunan kinerja dan keberhasilan reproduksi, berkurangnya kelangsungan hidup keturunan, gangguan perkembangan, perubahan perilaku, stres fisiologis, dan kematian58,59.Jika model ini berlaku untuk Amazon Peru, fluks merkuri yang tinggi yang terjadi di hutan utuh dapat menyebabkan konsentrasi merkuri yang tinggi pada burung dan biota lainnya, dengan kemungkinan efek samping. Hal ini sangat memprihatinkan karena wilayah ini merupakan hotspot keanekaragaman hayati global60. Hasil ini menggarisbawahi pentingnya mencegah penambangan emas skala kecil dan rakyat terjadi di dalam kawasan lindung nasional dan zona penyangga di sekitarnya mereka. Meresmikan kegiatan ASGMes15,16 mungkin merupakan mekanisme untuk memastikan bahwa lahan yang dilindungi tidak dieksploitasi.
Untuk menilai apakah merkuri yang disimpan di kawasan hutan ini memasuki jaring makanan terestrial, kami mengukur bulu ekor beberapa burung penyanyi penduduk dari Cagar Alam Los Amigos (terpengaruh oleh penambangan) dan Stasiun Biologi Cocha Cashu (burung tua yang tidak terpengaruh).konsentrasi merkuri total.hutan pertumbuhan), 140 km dari lokasi pengambilan sampel Bokamanu paling hulu kami.Untuk ketiga spesies di mana banyak individu diambil sampelnya di setiap lokasi, Hg meningkat pada burung Los Amigos dibandingkan dengan Cocha Cashu (Gbr. 4). pola bertahan terlepas dari kebiasaan makan, karena sampel kami termasuk Myrmotherula axillaris anti-pemakan understory, Phlegopsis nigromaculata anti-pemakan yang diikuti semut, dan Pipra fasciicauda pemakan buah (1,8 [n = 10] vs. 0,9 g g− 1 [n = 2], 4,1 [n = 10] vs 1,4 g g-1 [n = 2], 0,3 [n = 46] vs 0,1 g g-1 [n = 2]).Dari 10 Phlegopsis nigromaculata individu sampel di Los Amigos, 3 melebihi EC10 (konsentrasi efektif untuk 10% pengurangan keberhasilan reproduksi), 3 melebihi EC20, 1 melebihi EC30 (lihat kriteria EC di Evers58), dan tidak ada individu Cocha Setiap spesies Cashu melebihi EC10. temuan, dengan konsentrasi merkuri rata-rata 2-3 kali lebih tinggi pada burung penyanyi dari hutan lindung yang berdekatan dengan kegiatan PESK,dan konsentrasi merkuri individu hingga 12 kali lebih tinggi, meningkatkan kekhawatiran bahwa kontaminasi merkuri dari PESK dapat memasuki jaring makanan terestrial.tingkat perhatian yang cukup besar. Hasil ini menggarisbawahi pentingnya mencegah kegiatan PESK di taman nasional dan zona penyangga sekitarnya.
Data dikumpulkan di Konsesi Konservasi Los Amigos (n = 10 untuk Myrmotherula axillaris [invertivore tumbuhan bawah] dan Phlegopsi nigromaculata [pembalik semut yang mengikuti], n = 46 untuk Pipra fasciicauda [frugivora]; simbol segitiga merah) dan lokasi terpencil di Cocha Stasiun Biologi Kashu (n = 2 per spesies; simbol lingkaran hijau). Konsentrasi efektif (EC) terbukti mengurangi keberhasilan reproduksi sebesar 10%, 20% dan 30% (lihat Evers58). Foto burung dimodifikasi dari Schulenberg65.
Sejak 2012, luas PESK di Amazon Peru telah meningkat lebih dari 40% di kawasan lindung dan 2,25 atau lebih di kawasan yang tidak dilindungi. Penggunaan merkuri secara terus-menerus dalam penambangan emas skala kecil dan rakyat dapat berdampak buruk pada satwa liar yang mendiami hutan ini. Bahkan jika penambang segera berhenti menggunakan merkuri, efek kontaminan ini di tanah dapat berlangsung selama berabad-abad, dengan potensi untuk meningkatkan kerugian dari deforestasi dan kebakaran hutan61,62.Dengan demikian, pencemaran merkuri dari PESK dapat bertahan lama efek pada biota hutan utuh yang berdekatan dengan PESK, risiko saat ini dan risiko masa depan melalui pelepasan merkuri di hutan tua dengan nilai konservasi tertinggi.dan reaktivasi untuk memaksimalkan potensi kontaminasi. Temuan kami bahwa biota terestrial mungkin berada pada risiko kontaminasi merkuri yang cukup besar dari PESK harus memberikan dorongan lebih lanjut untuk upaya lanjutan untuk mengurangi pelepasan merkuri dari PESK. Upaya ini mencakup berbagai pendekatan, dari penangkapan merkuri yang relatif sederhana sistem penyulingan untuk investasi ekonomi dan sosial yang lebih menantang yang akan meresmikan kegiatan dan mengurangi insentif ekonomi untuk PESK ilegal.
Kami memiliki lima stasiun dalam jarak 200 km dari Sungai Madre de Dios. Kami memilih lokasi pengambilan sampel berdasarkan kedekatannya dengan aktivitas PESK intensif, sekitar 50 km antara setiap lokasi pengambilan sampel, dapat diakses melalui Sungai Madre de Dios (Gbr. 2A). Kami memiliki memilih dua lokasi tanpa penambangan (Boca Manu dan Chilive, masing-masing sekitar 100 dan 50 km dari ASGM), selanjutnya disebut sebagai “lokasi terpencil”. Kami memilih tiga lokasi dalam area penambangan, selanjutnya disebut sebagai “Situs Penambangan”, dua lokasi penambangan di hutan sekunder dekat kota Boca Colorado dan Laberinto, dan satu lokasi penambangan di hutan primer utuh. Konsesi Perlindungan Los Amigos. Harap diperhatikan bahwa di lokasi Boca Colorado dan Laberinto di area penambangan ini, uap merkuri dilepaskan dari pembakaran amalgam merkuri-emas sering terjadi, tetapi lokasi dan jumlah pastinya tidak diketahui karena kegiatan ini seringkali ilegal dan rahasia;kami akan menggabungkan penambangan dan pembakaran paduan merkuri yang secara kolektif disebut sebagai “kegiatan ASGM”. Selama musim kemarau 2018 (Juli dan Agustus 2018) dan musim hujan 2018 (Desember 2018) di pembukaan (area deforestasi yang benar-benar bebas dari tanaman berkayu) dan di bawah kanopi pohon (kawasan hutan), kami Sediment sampler dipasang di lima lokasi dan pada Januari 2019 untuk mengumpulkan deposisi basah (n = 3) dan penurunan penetrasi (n = 4). Sampel presipitasi dikumpulkan selama empat minggu di musim kemarau dan dua hingga tiga minggu di musim hujan. Selama tahun kedua pengambilan sampel musim kemarau (Juli dan Agustus 2019), kami memasang pengumpul (n = 4) di enam petak hutan tambahan di Los Amigos selama lima minggu, berdasarkan tingkat deposisi tinggi diukur pada tahun pertama, Ada total 7 plot hutan dan 1 plot deforestasi untuk Los Amigos. Jarak antar plot adalah 0,1 hingga 2,5 km. Kami mengumpulkan satu titik arah GPS per plot menggunakan GPS Garmin genggam.
Kami menyebarkan sampel udara pasif untuk merkuri di masing-masing dari lima lokasi kami selama musim kemarau 2018 (Juli-Agustus 2018) dan musim hujan 2018 (Desember 2018-Januari 2019) selama dua bulan (PAS). Satu sampel PAS dikerahkan per lokasi selama musim kemarau dan dua PAS sampler dikerahkan selama musim hujan. PAS (dikembangkan oleh McLagan et al. 63) mengumpulkan unsur merkuri (GEM) dengan difusi pasif dan adsorpsi ke penyerap karbon yang diresapi belerang (HGR-AC) melalui penghalang difusi Radiello©. Penghalang difusi PAS bertindak sebagai penghalang terhadap lewatnya spesies merkuri organik gas;oleh karena itu, hanya GEM yang teradsorpsi ke karbon 64.Kami menggunakan pengikat kabel plastik untuk menempelkan PAS ke tiang sekitar 1 m di atas tanah.Semua sampler disegel dengan parafilm atau disimpan dalam kantong plastik lapis ganda yang dapat ditutup kembali sebelum dan sesudah pemasangan.Kami mengumpulkan blanko lapangan dan PAS travel blank untuk menilai kontaminasi yang terjadi selama pengambilan sampel, penyimpanan lapangan, penyimpanan laboratorium, dan pengangkutan sampel.
Selama penyebaran kelima lokasi pengambilan sampel, kami menempatkan tiga pengumpul presipitasi untuk analisis merkuri dan dua pengumpul untuk analisis kimia lainnya, dan empat pengumpul pass-through untuk analisis merkuri di lokasi deforestasi.kolektor, dan dua kolektor untuk analisis kimia lainnya. Kolektor terpisah satu meter satu sama lain. Perhatikan bahwa meskipun kami memiliki jumlah kolektor yang konsisten dipasang di setiap lokasi, selama beberapa periode pengumpulan, kami memiliki ukuran sampel yang lebih kecil karena banjir di lokasi, manusia gangguan dengan pengumpul, dan kegagalan sambungan antara tabung dan botol pengumpul. Di setiap hutan dan lokasi penggundulan hutan, satu pengumpul untuk analisis merkuri berisi botol 500 mL, sementara yang lain berisi botol 250 mL;semua pengumpul lainnya untuk analisis kimia berisi botol 250 mL. Sampel ini disimpan dalam lemari es sampai bebas freezer, kemudian dikirim ke Amerika Serikat dalam es, dan kemudian disimpan beku sampai analisis. Kolektor untuk analisis merkuri terdiri dari corong kaca yang dilewati melalui tabung styrene-ethylene-butadiene-styrene block polymer (C-Flex) baru dengan botol polietilena tereftalat Ester kopoliester glikol (PETG) baru dengan loop yang berfungsi sebagai pengunci uap.Saat penerapan, semua botol PETG 250 mL diasamkan dengan 1 mL trace metal grade hydrochloric acid (HCl) dan semua 500 mL botol PETG diasamkan dengan 2 mL trace metal grade HCl. Kolektor untuk analisis kimia lainnya terdiri dari corong plastik yang terhubung ke botol polietilen melalui tabung C-Flex baru dengan loop yang berfungsi sebagai pengunci uap.Semua corong kaca, corong plastik, dan botol polietilena dicuci dengan asam sebelum ditempatkan.Kami mengumpulkan sampel menggunakan protokol tangan-tangan-kotor-bersih (Metode EPA 1669), disimpan samples sedingin mungkin sampai kembali ke Amerika Serikat, dan kemudian sampel disimpan pada 4°C sampai analisis.Penelitian sebelumnya menggunakan metode ini telah menunjukkan pemulihan 90-110% untuk laboratorium kosong di bawah batas deteksi dan paku standar37.
Di masing-masing dari lima lokasi, kami mengumpulkan daun sebagai daun kanopi, mengambil sampel daun, serasah segar, dan serasah massal menggunakan protokol tangan-bersih-kotor-tangan (Metode EPA 1669). Semua sampel dikumpulkan di bawah lisensi pengumpulan dari SERFOR , Peru, dan diimpor ke Amerika Serikat di bawah lisensi impor USDA.Kami mengumpulkan daun kanopi dari dua spesies pohon yang ditemukan di semua lokasi: spesies pohon yang baru muncul (Ficus insipida) dan pohon berukuran sedang (Inga feuilleei).Kami mengumpulkan daun dari tajuk pohon dengan menggunakan ketapel Notch Big Shot pada musim kemarau 2018, musim hujan 2018, dan musim kemarau 2019 (n = 3 per spesies). Kami mengumpulkan sampel daun ambil (n = 1) dengan mengumpulkan daun dari setiap plot dari cabang kurang dari 2 m di atas tanah selama musim kemarau 2018, musim hujan 2018, dan musim kemarau 2019.Pada 2019, kami juga mengumpulkan sampel pengambilan daun (n = 1) dari 6 petak hutan tambahan di Los Amigos. sampah segar ("sampah massal") dalam keranjang plastik berlapis jaring(n = 5) selama musim hujan 2018 di kelima lokasi hutan dan selama musim kemarau 2019 di plot Los Amigos (n = 5). Perhatikan bahwa meskipun kami memasang jumlah keranjang yang konsisten di setiap lokasi, selama beberapa periode pengumpulan , ukuran sampel kami lebih kecil karena banjir di lokasi dan campur tangan manusia dengan pengumpul. Semua keranjang sampah ditempatkan dalam jarak satu meter dari pengumpul air. Kami mengumpulkan sampah curah sebagai sampel sampah tanah selama musim kemarau 2018, musim hujan 2018, dan musim kemarau 2019. Selama musim kemarau 2019, kami juga mengumpulkan sampah dalam jumlah besar di seluruh plot Los Amigos kami. Kami mendinginkan semua sampel daun hingga dapat dibekukan menggunakan freezer, kemudian dikirim ke AS dalam bentuk es, dan kemudian disimpan beku sampai diproses.
Kami mengumpulkan sampel tanah dalam rangkap tiga (n = 3) dari kelima lokasi (terbuka dan kanopi) dan plot Los Amigos selama musim kemarau 2019 selama ketiga peristiwa musiman. Semua sampel tanah dikumpulkan dalam jarak satu meter dari pengumpul curah hujan. mengumpulkan sampel tanah sebagai lapisan tanah atas di bawah lapisan serasah (0–5 cm) menggunakan sampler tanah.Selain itu, selama musim kemarau 2018, kami mengumpulkan inti tanah sedalam 45 cm dan membaginya menjadi lima segmen kedalaman.Di Laberinto, kami dapat hanya mengumpulkan satu profil tanah karena muka air tanah dekat dengan permukaan tanah. Kami mengumpulkan semua sampel menggunakan protokol clean hand-dirty hand (Metode EPA 1669). Kami mendinginkan semua sampel tanah hingga dapat dibekukan menggunakan freezer, lalu dikirim di atas es ke Amerika Serikat, dan kemudian disimpan beku sampai diproses.
Gunakan sarang kabut yang dipasang saat fajar dan senja untuk menangkap burung pada saat-saat paling dingin sepanjang hari. Di Cagar Alam Los Amigos, kami menempatkan lima sarang kabut (1,8 × 2,4) di sembilan lokasi. Di Stasiun Cocha Cashu Bio, kami menempatkan 8 hingga 10 sarang kabut (12 x 3,2 m) di 19 lokasi. Di kedua lokasi, kami mengumpulkan bulu ekor tengah pertama setiap burung, atau jika tidak, bulu tertua berikutnya. Kami menyimpan bulu dalam kantong Ziploc bersih atau amplop manila dengan silikon. catatan fotografi dan pengukuran morfometrik untuk mengidentifikasi spesies menurut Schulenberg65.Kedua studi didukung oleh SERFOR dan izin dari Animal Research Council (IACUC).Ketika membandingkan konsentrasi Hg bulu burung, kami memeriksa spesies yang bulunya dikumpulkan di Konsesi Konservasi Los Amigos dan Stasiun Biologi Cocha Cashu (Myrmotherula axillaris, Phlegopsis nigromaculata, Pipra fasciicauda).
Untuk menentukan Indeks Area Daun (LAI), data lidar dikumpulkan menggunakan Laboratorium Udara Tak Berawak GatorEye, sistem udara tak berawak fusi sensor (lihat www.gatoreye.org untuk detailnya, juga tersedia menggunakan tautan "2019 Peru Los Friends" Juni " ) 66.Lidar dikumpulkan di Los Amigos Conservation Conservation pada Juni 2019, dengan ketinggian 80 m, kecepatan terbang 12 m/s, dan jarak 100 m antara rute yang berdekatan, sehingga tingkat cakupan penyimpangan lateral mencapai 75 %.Kepadatan titik yang didistribusikan di atas profil hutan vertikal melebihi 200 titik per meter persegi. Area penerbangan tumpang tindih dengan semua area pengambilan sampel di Los Amigos selama musim kemarau 2019.
Kami mengukur total konsentrasi Hg dari PERMATA yang dikumpulkan PAS dengan desorpsi termal, fusi, dan spektroskopi serapan atom (Metode USEPA 7473) menggunakan instrumen Hydra C (Teledyne, CV-AAS). Kami mengkalibrasi CV-AAS menggunakan National Institute of Standards dan Bahan Referensi Standar Teknologi (NIST) 3133 (larutan standar Hg, 10,004 mg g-1) dengan batas deteksi 0,5 ng Hg.Kami melakukan Verifikasi Kalibrasi Berkelanjutan (CCV) menggunakan NIST SRM 3133 dan Standar Kontrol Kualitas (QCS) menggunakan NIST 1632e (bituminous coal, 135,1 mg g-1). Kami membagi setiap sampel ke dalam wadah yang berbeda, menempatkannya di antara dua lapisan tipis bubuk natrium karbonat (Na2CO3), dan menutupinya dengan lapisan tipis aluminium hidroksida (Al(OH) 3) bubuk67.Kami mengukur total kandungan HGR-AC dari setiap sampel untuk menghilangkan ketidakhomogenan dalam distribusi Hg dalam sorben HGR-AC. Oleh karena itu, kami menghitung konsentrasi merkuri untuk setiap sampel berdasarkan jumlah total merkuri yang diukur dengan setiap kapal danseluruh kandungan sorben HGR-AC di PAS. Mengingat hanya satu sampel PAS yang dikumpulkan dari setiap lokasi untuk pengukuran konsentrasi selama musim kemarau 2018, metode pengendalian dan penjaminan kualitas dilakukan dengan mengelompokkan sampel dengan blanko prosedur pemantauan, standar internal, dan matriks -kriteria yang sesuai. Selama musim hujan 2018, kami mengulangi pengukuran sampel PAS. Nilai dianggap dapat diterima ketika perbedaan persen relatif (RPD) dari CCV dan pengukuran standar pencocokan matriks keduanya dalam 5% dari yang dapat diterima nilai, dan semua blanko prosedural berada di bawah batas deteksi (BDL). Kami blanko-koreksi total merkuri diukur dalam PAS menggunakan konsentrasi yang ditentukan dari field dan trip blank (0,81 ± 0,18 ng g-1, n = 5). Kami menghitung GEM konsentrasi menggunakan massa total merkuri teradsorpsi yang dikoreksi kosong dibagi dengan waktu penyebaran dan laju pengambilan sampel (jumlah udara untuk menghilangkan gas merkuri per satuan waktu;0,135 m3 hari-1)63,68, disesuaikan untuk suhu dan angin dari World Weather Online Pengukuran suhu dan angin rata-rata yang diperoleh untuk wilayah Madre de Dios68. Kesalahan standar yang dilaporkan untuk konsentrasi GEM yang diukur didasarkan pada kesalahan standar eksternal dijalankan sebelum dan sesudah sampel.
Kami menganalisis sampel air untuk kadar merkuri total dengan oksidasi dengan bromin klorida selama minimal 24 jam, diikuti dengan reduksi stannous klorida dan analisis pembersihan dan perangkap, spektroskopi fluoresensi atom uap dingin (CVAFS), dan pemisahan kromatografi gas (GC) (Metode EPA) 1631 dari Tekran 2600 Automatic Total Mercury Analyzer, Rev. E). Kami melakukan CCV pada sampel musim kemarau 2018 menggunakan standar merkuri berair bersertifikat Ultra Scientific (10 g L-1) dan verifikasi kalibrasi awal (ICV) menggunakan bahan referensi bersertifikat NIST 1641D (merkuri dalam air, 1,557 mg kg-1) ) dengan batas deteksi 0,02 ng L-1.Untuk sampel musim hujan 2018 dan musim kemarau 2019, kami menggunakan Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard (1,0 ng L−1 ) untuk kalibrasi dan CCV dan SPEX Centriprep Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) multi-elemen untuk solusi ICV standar 2 A dengan batas deteksi 0,5 ng L-1.Semua standar dipulihkan dalam 15% dari nilai yang dapat diterima.Field kosong, kosong pencernaan dan kosong analitik semuanya adalah BDL.
Kami membekukan sampel tanah dan daun kering selama lima hari. Kami menghomogenkan sampel dan menganalisisnya untuk total merkuri dengan dekomposisi termal, reduksi katalitik, fusi, desorpsi, dan spektroskopi serapan atom (metode EPA 7473) pada Milestone Direct Mercury Analyzer (DMA -80).Untuk sampel musim kemarau 2018, kami melakukan pengujian DMA-80 menggunakan NIST 1633c (fly ash, 1005 ng g-1) dan bahan referensi bersertifikasi National Research Council of Canada MESS-3 (sedimen laut, 91 ng g -1).Kalibrasi.Kami menggunakan NIST 1633c untuk CCV dan MS dan MESS-3 untuk QCS dengan batas deteksi 0,2 ng Hg.Untuk sampel musim hujan 2018 dan musim kemarau 2019, kami mengkalibrasi DMA-80 menggunakan Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard (1.0 ng L−1).Kami menggunakan Bahan Referensi Standar NIST 2709a (tanah San Joaquin, 1100 ng g-1) untuk CCV dan MS dan DORM-4 (protein ikan, 410 ng g-1) untuk QCS dengan batas deteksi 0,5 ng Hg.Untuk semua musim, kami menganalisis semua sampel dalam duplikat dan nilai yang diterima ketika RPD antara dua sampel berada dalam 10%. Pemulihan rata-rata untuk semua standar dan lonjakan matriks berada dalam 10% dari nilai yang dapat diterima, dan semua blanko BDL.Semua konsentrasi yang dilaporkan adalah berat kering.
Kami menganalisis metilmerkuri dalam sampel air dari ketiga aktivitas musiman, sampel daun dari musim kemarau 2018, dan sampel tanah dari ketiga aktivitas musiman. Kami mengekstrak sampel air dengan asam sulfat kadar jejak selama setidaknya 24 jam, 69 daun yang dicerna dengan 2 % kalium hidroksida dalam metanol selama setidaknya 48 jam pada 55 °C selama setidaknya 70 jam, dan tanah yang dicerna dengan microwave dengan asam HNO3 tingkat logam jejak71,72.Kami menganalisis sampel musim kemarau 2018 dengan etilasi air menggunakan natrium tetraetilborat, purge and trap, dan CVAFS pada spektrometer Tekran 2500 (metode EPA 1630). Kami menggunakan standar MeHg laboratorium terakreditasi Frontier Geosciences dan QCS sedimen menggunakan ERM CC580 untuk kalibrasi dan CCV dengan batas deteksi metode 0,2 ng L-1.Kami menganalisis sampel musim kemarau 2019 menggunakan natrium tetraetilborat untuk etilasi air, pembersihan dan perangkap, CVAFS, GC, dan ICP-MS pada Agilent 770 (metode EPA 1630)73.Kami menggunakan Brooks Rand Instruments standar metilmerkuri (1 ng L−1) untuk kalibrasi dan CCV dengan batas deteksi metode 1 pg.Semua standar pulih dalam 15% dari nilai yang dapat diterima untuk semua musim dan semua blanko adalah BDL.
Di Laboratorium Toksikologi Institut Keanekaragaman Hayati kami (Portland, Maine, AS), batas deteksi metode adalah 0,001 g g-1. Kami mengkalibrasi DMA-80 menggunakan DOLT-5 (hati anjing laut, 0,44 g g-1), CE-464 (5,24 g g-1), dan NIST 2710a (tanah Montana, 9,888 g g-1) .Kami menggunakan DOLT-5 dan CE-464 untuk CCV dan QCS. Pemulihan rata-rata untuk semua standar berada dalam 5% dari nilai yang dapat diterima, dan semua blanko adalah BDL.Semua ulangan berada dalam 15% RPD.Semua konsentrasi merkuri total bulu yang dilaporkan adalah berat segar (fw).
Kami menggunakan filter membran 0,45 m untuk menyaring sampel air untuk analisis kimia tambahan. Kami menganalisis sampel air untuk anion (klorida, nitrat, sulfat) dan kation (kalsium, magnesium, kalium, natrium) dengan kromatografi ion (metode EPA 4110B) [USEPA, 2017a] menggunakan kromatografi ion Dionex ICS 2000. Semua standar pulih dalam 10% dari nilai yang dapat diterima dan semua blanko adalah BDL. Kami menggunakan Thermofisher X-Series II untuk menganalisis elemen jejak dalam sampel air dengan spektrometri massa plasma yang digabungkan secara induktif. Instrumen standar kalibrasi disiapkan dengan pengenceran serial standar air bersertifikat NIST 1643f. Semua spasi putih adalah BDL.
Semua fluks dan genangan yang dilaporkan dalam teks dan gambar menggunakan nilai konsentrasi rata-rata untuk musim kemarau dan hujan. Lihat Tabel Tambahan 1 untuk perkiraan genangan dan fluks (fluks tahunan rata-rata untuk kedua musim) menggunakan konsentrasi terukur minimum dan maksimum selama musim kemarau dan hujan.Kami menghitung fluks merkuri hutan dari Konsesi Konservasi Los Amigos sebagai jumlah masukan merkuri melalui tetesan dan serasah.Kami menghitung fluks Hg dari deforestasi dari curah hujan curah deposisi Hg.Menggunakan pengukuran curah hujan harian dari Los Amigos (dikumpulkan sebagai bagian dari EBLA dan tersedia dari ACCA berdasarkan permintaan), kami menghitung rata-rata curah hujan tahunan kumulatif selama dekade terakhir (2009-2018) menjadi sekitar 2500 mm yr-1. Perhatikan bahwa pada tahun kalender 2018, curah hujan tahunan mendekati rata-rata ini ( 2468mm), sedangkan bulan-bulan terbasah (Januari, Februari dan Desember) menyumbang sekitar setengah dari curah hujan tahunan (1288mm dari 2468mm) .Oleh karena itu, kami menggunakan rata-rata konsentrasi musim hujan dan kemarau dalam semua perhitungan fluks dan kolam. Hal ini juga memungkinkan kami untuk mempertimbangkan tidak hanya perbedaan curah hujan antara musim hujan dan kemarau, tetapi juga perbedaan tingkat aktivitas PESK antara dua musim ini. nilai literatur fluks merkuri tahunan yang dilaporkan dari hutan tropis bervariasi antara perluasan konsentrasi merkuri dari musim kemarau dan hujan atau hanya dari musim kemarau, ketika membandingkan fluks yang dihitung dengan nilai literatur, kami langsung membandingkan fluks merkuri yang dihitung, sementara studi lain mengambil sampel baik di musim kemarau maupun musim hujan, dan mengestimasi ulang fluks kami hanya menggunakan konsentrasi merkuri musim kemarau ketika studi lain mengambil sampel hanya di musim kemarau (misalnya, 74).
Untuk menentukan kandungan merkuri total tahunan dari seluruh curah hujan, curah hujan curah dan serasah di Los Amigos, kami menggunakan perbedaan antara musim kemarau (rata-rata semua lokasi Los Amigos pada 2018 dan 2019) dan musim hujan (rata-rata 2018) total rata-rata konsentrasi merkuri.Untuk konsentrasi total merkuri di lokasi lain, digunakan konsentrasi rata-rata antara musim kemarau 2018 dan musim hujan 2018. Untuk muatan metilmerkuri, kami menggunakan data dari musim kemarau 2018, satu-satunya tahun pengukuran metilmerkuri. Untuk memperkirakan fluks merkuri serasah, kami menggunakan estimasi literatur tentang tingkat serasah dan konsentrasi merkuri yang dikumpulkan dari daun di keranjang sampah pada 417 g m-2 thn-1 di Amazon Peru. Untuk kolam Hg tanah di 5 cm atas tanah, kami menggunakan total Hg tanah terukur (musim kemarau 2018 dan 2019, musim hujan 2018) dan konsentrasi MeHg pada musim kemarau 2018, dengan perkiraan densitas curah 1,25 g cm-3 di Amazon Brasil75.Kami hanya dapat pmelakukan perhitungan anggaran ini di lokasi studi utama kami, Los Amigos, di mana tersedia kumpulan data curah hujan jangka panjang, dan di mana struktur hutan lengkap memungkinkan penggunaan perkiraan serasah yang dikumpulkan sebelumnya.
Kami memproses jalur penerbangan lidar menggunakan alur kerja pascapemrosesan multiskala GatorEye, yang secara otomatis menghitung cloud titik gabungan bersih dan produk raster, termasuk model elevasi digital (DEM) pada resolusi 0,5 × 0,5 m. Kami menggunakan DEM dan awan titik lidar yang dibersihkan (WGS-84, UTM 19S Meter) sebagai masukan ke alur kerja Kepadatan Area Daun GatorEye (G-LAD), yang menghitung perkiraan luas daun yang dikalibrasi untuk setiap voxel (m3) ( m2) di seluruh permukaan tanah di bagian atas kanopi pada resolusi 1 × 1 × 1 m, dan LAI turunan (jumlah LAD dalam setiap kolom vertikal 1 × 1 m). Nilai LAI dari setiap titik GPS yang diplot kemudian diekstraksi.
Kami melakukan semua analisis statistik menggunakan perangkat lunak statistik R versi 3.6.176 dan semua visualisasi menggunakan ggplot2.Kami melakukan uji statistik menggunakan alfa 0,05.Hubungan antara dua variabel kuantitatif dinilai menggunakan regresi kuadrat terkecil biasa.Kami melakukan perbandingan antar situs menggunakan uji Kruskal nonparametrik dan uji Wilcox berpasangan.
Semua data yang disertakan dalam manuskrip ini dapat ditemukan di Informasi Tambahan dan file data terkait. Conservación Amazónica (ACCA) menyediakan data curah hujan berdasarkan permintaan.
Dewan Pertahanan Sumber Daya Alam. Emas Artisanal: Peluang untuk Investasi Bertanggung Jawab – Ringkasan. Berinvestasi dalam Ringkasan Emas Artisanal v8 https://www.nrdc.org/sites/default/files/investing-artisanal-gold-summary.pdf (2016).
Asner, GP & Tupayachi, R. Percepatan hilangnya hutan lindung karena penambangan emas di Amazon.environment.reservoir.Wright.12, 9, Peru, (2017).
Espejo, JC dkk. Deforestasi dan degradasi hutan dari penambangan emas di Amazon Peru: pandangan 34 tahun. Penginderaan Jauh 10, 1–17 (2018).
Gerson, Jr. dkk. Perluasan danau buatan memperparah pencemaran merkuri dari penambangan emas.science.Advanced.6, eabd4953 (2020).
Dethier, EN, Sartain, SL & Lutz, DA Peningkatan permukaan air dan inversi musiman sedimen suspensi sungai di hotspot keanekaragaman hayati tropis karena penambangan emas artisanal.Process.National Academy of Sciences.science.US 116, 23936–23941 (2019).
Abe, CA et al. Memodelkan efek perubahan tutupan lahan pada konsentrasi sedimen di cekungan penambangan emas Amazon.register.environment.often.19, 1801–1813 (2019).
Waktu posting: 24 Februari-2022