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남반구 전역의 소규모 금 채굴에서 배출되는 수은 배출량은 석탄 연소를 능가하는 세계 최대 수은 공급원입니다. 우리는 장인 금 채굴의 영향을 많이 받는 페루 아마존의 수은 퇴적 및 저장을 조사합니다. 인근 페루 아마존의 온전한 숲 금광은 대기, 캐노피 잎 및 토양의 총 및 메틸 수은이 증가하여 극도로 많은 수은을 공급받았습니다. 여기서 우리는 처음으로 장인 금광 근처의 온전한 숲 캐노피가 비례하는 비율로 다량의 미립자 및 기체 수은을 차단한다는 것을 보여줍니다. 우리는 아마존에서 가장 보호되고 생물다양성이 풍부한 일부 지역에서 토양, 바이오매스 및 상주하는 송버드에 상당한 수은 축적을 기록하여 수은 오염이 이러한 열대 생태계에서 현대 및 미래의 보전 노력을 제한하는 방법에 대한 중요한 질문을 제기합니다. .
열대림 생태계에 대한 증가하는 도전은 영세 및 소규모 금 채굴(ASGM)입니다. 이러한 형태의 금 채굴은 종종 비공식 또는 불법적으로 70개국 이상에서 발생하며 세계 금 생산량의 약 20%를 차지합니다. 지역 사회의 중요한 생계 수단이며, 광범위한 삼림 벌채2,3, 광범위한 숲의 연못으로의 전환4, 인근 강의 높은 퇴적물 함량5,6, 그리고 지구 대기의 주요 기여자입니다. 수은(Hg) 배출 및 최대 규모 담수 수은의 공급원 7. 많은 강화된 영세 유전자 변형 부지가 전 세계 생물다양성 핫스팟에 위치하여 다양성 손실8, 민감한 종9 및 인간10,11,12 및 최상위 포식자13,14 수은에 대한 높은 노출을 초래합니다. Hg yr-1은 매년 영세 금 채취 작업에서 휘발되어 지구 대기로 방출됩니다.수은 운명, 운송 및 노출 패턴에 대한 영향과 함께 북반구에서 남반구로의 대기 중 수은 배출량.
수은에 관한 국제 미나마타 협약(International Minamata Convention on Mercury)은 2017년에 발효되었으며, 제7조는 영세 및 소규모 금 채굴에서 배출되는 수은을 구체적으로 다루고 있습니다. 영세 금 채취에서는 액체 원소 수은을 침전물이나 광석에 첨가하여 금을 분리합니다. 그런 다음 아말감을 가열하고, 금을 농축하고 기체 원소 수은(GEM; Hg0)을 대기 중으로 방출합니다. 이는 유엔 환경 계획(UNEP) 글로벌 수은 파트너십, 유엔 산업 개발 기구(UNIDO) 및 NGO와 같은 그룹의 노력에도 불구하고 2021년에 이 글을 쓰는 시점에서 페루를 포함한 132개국이 미나마타 협약에 서명했으며 영세 금 관련 수은 배출 감소를 구체적으로 다루기 위한 국가 행동 계획을 개발하기 시작했습니다. 학계에서는 이러한 국가 행동 계획을 다음과 같이 요구했습니다. 사회경제적 동인과 환경적 위험을 고려하여 포괄적이고 지속 가능하며 총체적이어야 합니다15,16,17,18.환경에서 수은이 미치는 영향을 해결하기 위한 현재 계획은 아말감 연소 근처에 사는 광부와 사람들, 포식성 어류를 많이 소비하는 지역 사회와 관련된 수생 생태계 근처의 소규모 금 채굴과 관련된 수은 위험에 중점을 둡니다. 직업적 수은 노출 아말감 연소로 인한 수은 증기 흡입, 생선 섭취를 통한 식이 수은 노출, 수중 먹이 그물에서의 수은 생물 축적은 아마존을 포함하여 대부분의 영세 유전자 변형 관련 과학 연구의 초점이었습니다.이전 연구(예: Lodenius 및 Malm19 참조).
육상 생태계도 영세 금으로 인한 수은 노출의 위험에 처해 있습니다. 영세 금 지 금에서 방출된 대기 수은은 세 가지 주요 경로를 통해 육상 경관으로 되돌아갈 수 있습니다. 표면;GEM은 식물에 직접 흡수되어 조직에 통합될 수 있습니다.마지막으로, GEM은 Hg(II) 종으로 산화될 수 있으며, 이는 건조 침착되거나 대기 입자에 흡착되거나 빗물에 동반될 수 있습니다. 이러한 경로는 낙수(즉, 나무 캐노피를 가로지르는 강수), 쓰레기 및 쓰레기를 통해 토양에 수은을 공급합니다. 강우량, 각각.습식 퇴적은 열린 공간에 수집된 퇴적물의 수은 플럭스에 의해 결정될 수 있습니다. 건식 퇴적은 깔짚의 수은 플럭스와 가을의 수은 플럭스에서 강수의 수은 플럭스를 뺀 값으로 결정할 수 있습니다. 여러 연구 퇴적 수은 투입과 직접적인 수은 방출 모두의 결과로 영세 GM 활동(예: Gerson et al. 22의 요약 표 참조)에 근접한 육상 및 수생 생태계의 수은 농축을 문서화했습니다. 그러나 강화된 동안 ASGM 근처의 수은 침전은 수은-금 아말감의 연소로 인한 것일 수 있으며, 이 Hg가 지역 경관에서 어떻게 이동하는지와 다른 침전의 상대적 중요성은 불분명합니다.ASGM 근처의 모든 경로.
기체 원소 수은(GEM; Hg0)으로 방출된 수은은 세 가지 대기 경로를 통해 경관에 퇴적될 수 있습니다. 첫째, GEM은 이온성 수은(Hg2+)으로 산화될 수 있으며, 이는 물방울에 동반되어 젖은 상태로 잎 표면에 퇴적될 수 있습니다. 건조 퇴적물.둘째, GEM은 대기 입자상 물질(Hgp)을 흡착할 수 있으며, 이는 단풍에 의해 차단되고 차단된 이온 Hg와 함께 폭포를 통해 경관으로 씻겨집니다. 셋째, GEM은 잎 조직에 흡수될 수 있는 반면 Hg는 수은에 퇴적될 수 있습니다. 조경을 깔짚으로 간주합니다. 떨어지는 물과 깔짚과 함께 총 수은 침착을 추정하는 것으로 간주됩니다. GEM도 토양과 깔짚에 직접 확산 및 흡착될 수 있지만77, 이것이 수은이 육상 생태계로 유입되는 주요 경로가 아닐 수 있습니다.
우리는 기체 원소 수은 농도가 수은 배출원에서 멀어질수록 감소할 것으로 예상합니다. 경관에 수은이 퇴적되는 세 가지 경로(가을과 쓰레기를 통해) 중 두 가지가 식물 표면과의 수은 상호작용에 의존하기 때문에 수은이 배출되는 속도도 예측할 수 있습니다. 생태계에 퇴적되고 그것이 동물에게 얼마나 심각한지 영향의 위험은 북위도의 아한대 및 온대림에서 관찰된 바와 같이 식생 구조에 의해 결정됩니다. 노출된 잎 면적의 상대적인 풍부함은 매우 다양합니다. 이러한 생태계에서 수은 침착 경로의 상대적 중요성은 특히 수은 배출원에 가까운 산림에 대해 명확하게 정량화되지 않았으며, 그 강도는 아한대 산림에서 거의 관찰되지 않습니다. 연구에서 우리는 다음과 같은 질문을 합니다. (1) 기체 원소 수은 농도와퇴적 경로는 영세 지 금의 근접성과 지역 캐노피의 잎 면적 지수에 따라 다양합니까?(2) 토양 수은 저장은 대기 유입량과 관련이 있습니까?(3) 영세 지 금 근처 산림에 서식하는 노래 버드의 수은 생물 축적이 증가했다는 증거가 있습니까?이 연구 ASGM 활동 근처의 수은 퇴적 입력과 캐노피 덮개가 이러한 패턴과 어떻게 상관 관계가 있는지를 조사한 최초의 기업이며, 페루 아마존 경관에서 메틸수은(MeHg) 농도를 측정한 최초의 기업입니다. 대기 중 GEM과 총 강수량, 침투, 총 페루 남동부의 Madre de Dios 강의 200km를 따라 뻗어 있는 산림과 벌채된 서식지의 나뭇잎, 쓰레기, 토양에 있는 수은과 메틸수은 대기 중 수은 농도(GEM) 및 습한 수은 퇴적(높은 강수)을 유도하는 요인. 건식 수은 퇴적(침투 + 깔짚)은 tr과 관련이 있기 때문에ee 캐노피 구조,21,24 우리는 또한 산림 지역이 인접한 삼림 벌채 지역보다 더 많은 수은 투입량을 가질 것으로 예상합니다. 높은 잎사귀 면적 지수와 수은 포집 잠재력을 고려할 때 한 지점은 특히 우려됩니다. 온전한 아마존 산림. 광산 마을 근처의 숲에 사는 사람들은 광산 지역에서 멀리 떨어져 사는 동물군보다 수은 수치가 더 높았습니다.
우리의 조사는 페루 아마존 남동부의 Madre de Dios 지방에서 이루어졌습니다. 이곳에서는 100,000헥타르 이상의 삼림이 벌채되어 보호 토지와 국가 보호 구역에 인접하거나 때로는 그 안에 있는 충적 ASGM3을 형성했습니다. 장인 및 소규모 금 이 서부 아마존 지역의 강을 따라 채굴하는 작업은 지난 10년 동안 극적으로 증가했으며25 높은 금 가격과 대양 횡단 고속도로를 통한 도시 중심지와의 연결성 증가로 인해 증가할 것으로 예상됩니다. 활동은 계속될 것입니다. , ASGM에서 각각 약 100km 및 50km) - 이하 "원격 사이트"라고 함 - 광산 지역 내의 3개 사이트 - 이하 "원격 사이트" 광산 사이트"(그림 2A). 사이트는 Boca Colorado 및 La Bellinto 타운 근처의 2차 숲에 위치하며 하나의 광산 사이트는 Los Amigos Conservatio의 손상되지 않은 오래된 숲에 있습니다.n 양허. 광산의 Boca Colorado 및 Laberinto 광산에서는 수은-금 아말감 연소 시 방출되는 수은 증기가 자주 발생하지만 이러한 활동이 비공식적이고 은밀한 경우가 많기 때문에 정확한 위치와 양은 알 수 없습니다.우리는 채광과 수은을 결합할 것입니다. 합금 연소를 통칭하여 "ASGM 활동"이라고 합니다. 각 현장에서 건기와 우기 모두에 퇴적물 샘플러를 공터(목본 식물이 전혀 없는 삼림 벌채 지역)와 나무 캐노피 아래(숲 지역) 총 3개의 계절적 이벤트(각각 1-2개월 지속) ) 습식 침적 및 침투 강하를 별도로 수집하고 GEM을 수집하기 위해 열린 공간에 수동 공기 샘플러를 배치했습니다. 이듬해 높은 침적을 기반으로 첫해에 측정한 비율에 따라 우리는 Los Amigos에 있는 6개의 추가 산림 부지에 수집기를 설치했습니다.
5개 샘플링 지점의 지도는 노란색 원으로 표시됩니다. 2개의 사이트(Boca Manu, Chilive)는 장인의 금 채굴에서 멀리 떨어진 지역에 위치하고 3개의 사이트(Los Amigos, Boca Colorado 및 Laberinto)는 광산의 영향을 받는 지역에 있습니다. , 광산 마을은 파란색 삼각형으로 표시됩니다. 이 그림은 광산의 영향을 받는 전형적인 외딴 삼림 및 삼림 벌채 지역을 보여줍니다. 모든 그림에서 점선은 두 개의 원격 사이트(왼쪽)와 세 개의 광산 영향을 받는 사이트( 오른쪽).B 2018년 건기(n = 사이트당 독립 샘플 1개, 정사각형 기호) 및 우기(n = 독립 샘플 2개, 정사각형 기호) 시즌의 각 사이트에서 기체 원소 수은(GEM) 농도.C 총 수은 농도 2018년 건기 동안 숲(녹색 상자 그림) 및 삼림 벌채(갈색 상자 그림) 지역에서 수집된 강수량.산림 현장당 5개의 독립 샘플, n = 삼림 벌채 현장 샘플당 4개의 독립 샘플).D 2018년 건기 동안 Ficus insipida 및 Inga feuillei 캐노피에서 수집한 잎의 총 수은 농도(왼쪽 축;각각 짙은 녹색 사각형 및 연한 녹색 삼각형 기호) 및 지상의 대량 쓰레기(오른쪽 축, 올리브 녹색 원 기호). 값은 평균 및 표준 편차로 표시됩니다(n = 살아있는 잎의 경우 사이트당 3개의 독립 샘플, n = 쓰레기에 대한 독립 샘플 1개).E 2018년 건기 동안 숲(녹색 상자 그림) 및 삼림 벌채(갈색 상자 그림) 지역에서 수집된 표토(상단 0-5cm)의 총 수은 농도(n = 사이트당 3개의 독립 샘플 ).다른 계절에 대한 데이터는 그림 1.S1과 S2에 나와 있습니다.
대기 중 수은 농도(GEM)는 우리의 예측과 일치했으며 영세 광물 활동 주변, 특히 Hg-금 아말감을 연소하는 마을 주변에서 높은 값을 보였고 활성 광산 지역에서 멀리 떨어진 지역에서는 낮은 값을 보였습니다(그림 2B). 외딴 지역에서 GEM 농도는 약 1ng m-326의 남반구에서 지구 평균 배경 농도보다 낮습니다. 대조적으로, 세 광산 모두의 GEM 농도는 외딴 광산보다 2-14배 높았고 인근 광산의 농도는 ( 최대 10.9ng m-3)는 도시 및 도시 지역의 것과 비슷했으며 때로는 미국, 중국 및 한국의 산업 지대를 초과했습니다. 27. Madre de Dios의 이 GEM 패턴은 다음과 같은 수은-금 아말감 연소와 일치합니다. 이 외딴 아마존 지역에서 상승된 대기 중 수은의 주요 공급원.
공터의 GEM 농도가 광산에 대한 근접성을 추적한 반면, 관통하는 폭포의 총 수은 농도는 광산에 대한 근접성과 산림 캐노피 구조에 따라 달라졌습니다. 이 모델은 GEM 농도만으로는 경관에서 높은 수은이 퇴적될 위치를 예측할 수 없음을 시사합니다. 우리는 가장 높은 수치를 측정했습니다. 채광 지역 내 온전한 성숙한 삼림의 수은 농도(그림 2C). Los Amigos Conservation Conservation은 문헌에 보고된 건기(범위: 18-61ng L-1)의 평균 총 수은 농도가 가장 높았으며 비슷했습니다. 진사 채광 및 산업용 석탄 연소로 오염된 현장에서 측정된 수준까지.차이, 중국 구이저우의 28. 우리가 아는 한, 이 값은 건기와 우기의 수은 농도와 강수율을 사용하여 계산된 연간 최대 처리량 수은 플럭스를 나타냅니다(71 µg m-2 yr-1, 보충 표 1). 다른 두 채광 현장은 원격 현장에 비해 총 수은 수준이 높지 않았습니다(범위: 8-31ng L-1; 22-34µg m-2 yr-1). Hg를 제외하고는 알루미늄 및 망간은 광산 관련 토지 개간으로 인해 광산 지역에서 처리량이 증가했습니다.측정된 다른 모든 주요 및 미량 원소는 채광 지역과 외딴 지역(보충 데이터 파일 1) 사이에 차이가 없었으며, 이는 가을철 수은의 주요 공급원인 공기 중 먼지보다는 잎 수은 역학 29 및 ASGM 아말감 연소와 일치하는 결과입니다. .
미립자 및 기체 수은의 흡착제 역할을 하는 것 외에도 식물 잎은 GEM을 직접 흡수하여 조직에 통합할 수 있습니다. –0.22 µg g−1) 세 광산 모두의 살아있는 캐노피 잎에서 측정한 값은 북미, 유럽, 아시아의 온대, 아한대, 고산림과 남미의 다른 아마존 숲에 대해 발표된 값을 초과했습니다. 남아메리카에 위치.원격 지역 및 근거리 점 오염원 32, 33, 34. 농도는 중국의 아열대 혼합림과 브라질의 대서양 숲에서 보고된 것과 비슷합니다(그림 2D).32,33,34. GEM 모델에 따라 최고 벌크 깔짚과 캐노피 잎의 총 수은 농도는 광산 지역 내 2차 산림에서 측정되었습니다. 그러나 추정된 폐기물 수은 플럭스는 Los Amigos 광산의 손상되지 않은 1차 산림에서 가장 높았는데, 이는 아마도 더 큰 폐기물 덩어리 때문일 것입니다. 우리는 이전에 곱했습니다. 페루 아마존 35는 깔짚에서 측정된 Hg로 보고했습니다(우기와 건기 사이의 평균)(그림 3A). 이 입력은 광산 지역과 나무 캐노피 덮개에 대한 근접성이 이 지역의 영세 농장에서 수은 부하에 상당한 기여를 한다는 것을 암시합니다.
데이터는 A 숲과 B 삼림 벌채 지역에 표시됩니다. Los Amigos의 삼림 벌채 지역은 총 토지의 작은 부분을 구성하는 필드 스테이션 개간지입니다. 플럭스는 화살표로 표시되고 µg m-2 yr-1로 표시됩니다. 토양의 상단 0-5cm에서 풀은 원으로 표시되고 μg m-2로 표시됩니다. 백분율은 풀에 존재하는 수은의 백분율 또는 메틸수은 형태의 플럭스를 나타냅니다. 건기(2018년과 2019년) 사이의 평균 농도 그리고 우기(2018)는 강우량, 대량 강수, 깔짚을 통한 총 수은에 대한 수은 부하의 확장 추정치를 위해 측정되었습니다. 메틸수은 데이터는 측정된 유일한 연도인 2018 건기를 기반으로 합니다. 풀링 및 플럭스 계산에 대한 정보를 제공합니다.C 일반 최소 제곱 회귀를 기반으로 한 Los Amigos Conservation Conservation의 8개 플롯에서 총 수은 농도와 잎 면적 지수 간의 관계.D 강수량과 총 수은 농도 간의 관계일반 최소 자승 회귀(오차 막대는 표준 편차를 나타냄)에 따른 산림(녹색 원) 및 삼림 벌채(갈색 삼각형) 지역의 모든 5개 지역에 대한 al 표면 토양 수은 농도.
장기 강수량 및 깔짚 데이터를 사용하여 Los Amigos Conservation Concession(침투 + 깔짚 양 + 강수)에 대한 연간 대기 수은 플럭스의 추정치를 제공하기 위해 세 가지 캠페인의 침투 및 깔짚 수은 함량 측정을 확장할 수 있었습니다. 예비 추정치입니다. 우리는 영세 금 채취 활동에 인접한 산림 보호 구역의 대기 수은 플럭스가 주변 산림 벌채 지역보다 15배 이상 높다는 것을 발견했습니다(137 대 9 µg Hg m-2 yr-1, 그림 3 A,B). Los Amigos의 수은 수준 추정치는 북미와 유럽의 삼림(예: 석탄 연소)의 점 수은 공급원 근처에서 이전에 보고된 수은 플럭스를 초과하며 산업 중국 21,36의 값과 비슷합니다. Los Amigos의 보호림에서 총 수은 퇴적의 %는 건조 퇴적(침투 + 깔짚 – 강수 수은)에 의해 생성되며, 이는 다른 대부분의 산림보다 훨씬 높은 기여도입니다.이 결과는 영세 금으로 인한 건식 퇴적물에 의해 산림으로 유입되는 수은의 수준이 높고 대기에서 영세 금채광에서 파생된 수은을 제거하는 데 산림 캐노피의 중요성을 강조합니다. 활동은 페루에만 있는 것이 아닙니다.
대조적으로, 광산 지역의 삼림 벌채 지역은 주로 폭우를 통해 수은 수준이 낮고 가을과 쓰레기를 통한 수은 유입이 거의 없습니다. 광산 지역의 대량 퇴적물에서 총 수은 농도는 외딴 지역에서 측정된 것과 비슷했습니다(그림 2C). ). 건기 대량 강수에서 총 수은의 평균 농도(범위: 1.5–9.1 ng L-1)는 New York의 Adirondacks에서 이전에 보고된 값보다 낮았으며37, 일반적으로 오지 아마존 지역의 것보다 낮았습니다. 따라서, Hg의 벌크 강수 투입량은 GEM과 비교하여 인접한 산림 벌채 지역에서 더 낮았고(8.6-21.5 µg Hg m-2 yr-1), 광산 현장의 낙하 및 깔짚 농도 패턴을 반영하지 않습니다. . 영세 금 지 금이 삼림 벌채를 필요로 하기 때문에2,3 채광 활동이 집중된 개간 지역은 영세 지 금의 대기가 아닌 직접 방출(예:s 원소 수은 유출 또는 찌꺼기)가 매우 높을 가능성이 있습니다.높음 22.
페루 아마존에서 관찰된 수은 플럭스의 변화는 건기(삼림 및 삼림 벌채) 동안 사이트 내 및 사이트 간 큰 차이에 의해 주도됩니다(그림 2). 대조적으로, 우리는 사이트 내 및 사이트 간 차이는 물론, 우기 동안 낮은 Hg 플럭스(보충 그림 1). 이 계절적 차이(그림 2B)는 건기의 광산 및 먼지 생산의 강도가 높기 때문일 수 있습니다. 건기의 산림 벌채 증가와 강수량 감소는 먼지를 증가시킬 수 있습니다. 따라서 수은을 흡수하는 대기 입자의 양이 증가합니다. 건기 동안의 수은과 먼지 생성은 Los Amigos Conservation Conservation Concession의 산림 지역과 비교하여 산림 벌채 내의 수은 플럭스 패턴에 기여할 수 있습니다.
페루 아마존의 영세 금 채취에서 유입되는 수은은 주로 산림 캐노피와의 상호 작용을 통해 육상 생태계에 퇴적되기 때문에, 우리는 수관 밀도(즉, 잎 면적 지수)가 높을수록 수은 유입량이 증가하는지 여부를 테스트했습니다. Los Amigos의 온전한 숲에서 Conservation Concession, 우리는 캐노피 밀도가 다른 7개의 산림 구획에서 드롭 드롭을 수집했습니다. 우리는 잎 면적 지수가 가을까지의 총 수은 투입량에 대한 강력한 예측 변수이며 가을을 통한 평균 총 수은 농도가 잎 면적 지수와 함께 증가한다는 것을 발견했습니다(그림 3C ).잎 나이34, 잎 거칠기, 기공 밀도, 풍속39, 난기류, 온도, 건조 전 기간을 비롯한 많은 다른 변수도 낙하를 통한 수은 유입에 영향을 미칩니다.
가장 높은 수은 퇴적율과 일관되게 Los Amigos 산림 부지의 표토(0-5cm)는 가장 높은 총 수은 농도를 보였습니다(2018 건기의 140ng g-1, 그림 2E). 게다가, 수은 농도는 다음과 같았습니다. 측정된 전체 수직 토양 프로파일에 걸쳐 풍부합니다(45cm 깊이에서 범위 138–155ng g-1, 보충 그림 3). 2018년 건기 동안 높은 표면 토양 수은 농도를 나타낸 유일한 장소는 인근의 삼림 벌채 현장이었습니다. 광산 마을(보카 콜로라도). 이 현장에서 우리는 농도가 깊이(>5cm)에서 상승하지 않았기 때문에 핵융합 중 원소 수은의 국부적 오염 때문일 수 있다는 가설을 세웠다. 대기 중 수은 침전의 비율 캐노피 덮개로 인한 토양 탈출로 인한 손실(즉, 대기 중으로 방출된 수은)은 산림 벌채 지역보다 산림 지역에서 훨씬 낮을 수 있으며40, 이는 상당한 비율의 수은이 보존을 위해 퇴적되었음을 시사합니다.이 지역은 토양에 남아 있습니다. Los Amigos Conservation Conservation의 1차 삼림에 있는 토양 총 수은 저장고는 처음 5cm 내에서 9100μg Hg m-2, 처음 45cm 내에서 80,000μg Hg m-2 이상이었습니다.
잎은 토양 수은보다 주로 대기 중 수은을 흡수하고30,31 이 수은을 낙하에 의해 토양으로 운반하기 때문에 수은의 높은 침적률이 토양에서 관찰되는 패턴을 주도할 가능성이 있습니다. 표토의 수은 농도와 모든 산림 지역의 총 수은 농도는 상관관계가 없는 반면, 삼림 벌채 지역의 호우에서 표토 수은과 총 수은 농도 사이에는 관계가 없었습니다(그림 3D). 유사한 패턴은 표토 수은 웅덩이와 모든 산림 지역 사이의 관계에서도 분명했습니다. 산림 지역의 총 수은 플럭스, 그러나 삼림 벌채 지역의 총 수은 플럭스(표토 수은 저장고 및 총 강수량 총 수은 플럭스).
영세 재배와 관련된 육상 수은 오염에 대한 거의 모든 연구는 총 수은 측정으로 제한되었지만 메틸 수은 농도는 수은 생체 이용률 및 후속 영양소 축적 및 노출을 결정합니다. 육상 생태계에서 수은은 무산소 조건41,42에서 미생물에 의해 메틸화됩니다. 일반적으로 고지대 토양은 메틸수은 농도가 더 낮다고 믿어집니다. 그러나 처음으로 우리는 영세 농장 근처의 아마존 토양에서 측정 가능한 MeHg 농도를 기록했으며, 이는 높은 MeHg 농도가 수중 생태계를 넘어 이러한 영세 농장의 영향을 받는 지역 내의 육상 환경으로 확장된다는 것을 시사합니다. , 장마철에 물에 잠기는 것을 포함합니다.토양 및 연중 내내 건조한 상태를 유지하는 토양. 2018년 건기 동안 표토에서 가장 높은 농도의 메틸수은은 광산의 두 산림 지역(Boca Colorado 및 Los Amigos Reserve, 1.4ng MeHg g-1, 1.4% Hg as MeHg)에서 발생했습니다. 0.79% Hg에서 각각 1.1ng MeHg g(MeHg로) 메틸 수은 형태의 이러한 수은 비율은 전 세계의 다른 육지 지역과 비슷하기 때문에(보충 그림 4), 메틸수은의 높은 농도는 다음과 같이 나타납니다. 사용 가능한 무기 수은의 메틸 수은으로의 순 전환보다는 높은 총 수은 투입량과 토양의 총 수은 저장량이 높기 때문입니다(보충 그림 5).우리 결과는 페루 아마존의 ASGM 근처 토양에서 메틸수은의 첫 번째 측정을 나타냅니다. 다른 연구에 따르면 침수되고 건조한 지역에서 더 높은 메틸수은 생산이 보고되었으며43,44 우리는 인근 산림의 계절 및 영구 습지에서 메틸수은 농도가 더 높을 것으로 예상합니다.유사한 수은 부하.메틸수은 금광 활동 근처의 육상 야생 동물에 대한 독성 위험이 있는지 여부는 아직 결정되지 않았지만 영세 금 채취 활동에 가까운 이러한 숲은 육상 먹이 그물에서 수은 생물 축적의 핫스팟일 수 있습니다.
우리 작업의 가장 중요하고 참신한 의미는 대량의 수은이 영세 금채광에 인접한 숲으로 이동하는 것을 문서화하는 것입니다. 우리의 데이터에 따르면 이 수은은 육상 먹이 그물에서 이용 가능하고 이를 통해 이동합니다. 또한 상당한 양의 수은이 바이오매스와 토양에 저장되며 토지 이용 변화4 및 산불45,46과 함께 방출될 가능성이 있습니다. 페루 남동부 아마존은 지구상에서 척추동물 및 곤충 분류군의 생물학적으로 가장 다양한 생태계 중 하나입니다. 온전한 고대 열대 지역 내 높은 구조적 복잡성 삼림은 새의 생물다양성을 촉진하고48 다양한 산림에 서식하는 종의 틈새를 제공합니다49. 결과적으로 Madre de Dios 지역의 50% 이상이 보호 토지 또는 국가 보호 구역으로 지정됩니다.50. Tambopata National Reserve는 지난 10년 동안 크게 성장하여 페루 정부의 주요 집행 조치(Operación Mercurio)로 이어졌습니다.그러나 우리의 연구 결과에 따르면 아마존 생물다양성의 기초가 되는 삼림의 복잡성으로 인해 이 지역은 영세 금 관련 수은 배출이 증가하는 경관의 수은 적재 및 저장에 매우 취약하여 물을 통한 전 세계 수은 플럭스가 발생합니다.보고된 가장 높은 양의 측정값은 영세 농장 근처의 손상되지 않은 산림에서 증가된 깔짚 수은 플럭스의 예비 추정치를 기반으로 합니다. 우리의 조사는 보호림에서 이루어졌지만 증가된 수은 투입 및 보유 패턴은 오래된 원시림에 적용될 것입니다. 완충 지대를 포함하여 영세 금 활동 근처에 있으므로 이러한 결과는 보호된 산림과 보호되지 않은 산림과 일치합니다.보호된 산림도 비슷합니다. 따라서 수은 경관에 대한 영세식량 관리의 위험은 대기 배출, 유출 및 찌꺼기를 통한 수은의 직접 수입뿐만 아니라 수은을 포획, 저장 및 더 많은 생물학적 이용 가능성으로 전환하는 경관의 능력과 관련이 있습니다. 형태.potential.methylmercury와 관련되어 광산 주변의 산림 피복에 따라 전 세계 수은 풀과 육상 야생 동물에 차등 영향을 나타냅니다.
대기 중 수은을 격리함으로써 영세 및 소규모 금광 근처의 온전한 숲은 인근 수중 생태계와 전 세계 대기 수은 저장소에 대한 수은 위험을 줄일 수 있습니다. 이러한 숲이 광업 또는 농업 활동 확장을 위해 개간되면 잔류 수은이 육지에서 수중으로 이동할 수 있습니다. 산불, 탈출 및/또는 유출을 통한 생태계 Los Amigos에서.이 지역은 다른 페루 지방에서 보호 토지 비율이 가장 높은 Madre de Dios 지역(약 400만 헥타르)의 보호 토지 및 자연 보호 구역의 총 면적의 약 7.5배이며, 온전한 산림 토지의 넓은 지역.영세 금 및 수은의 퇴적 반경을 부분적으로 벗어납니다. 따라서 온전한 삼림의 수은 격리는 영세 금채광에서 파생된 수은이 지역 및 전 세계 대기 수은 저장고에 들어가는 것을 방지하기에 충분하지 않으며, 이는 영세 금채광 수은 배출을 줄이는 것이 중요함을 시사합니다. 육상 시스템에 저장된 수은은 보전 정책의 영향을 크게 받습니다. 특히 영세 금 채취 활동에 가까운 지역에서 온전한 산림을 관리하는 방법에 대한 미래의 결정은 현재와 향후 수십 년 동안 수은 동원 및 생물학적 이용 가능성에 영향을 미칩니다.
산림이 열대 우림에서 방출되는 모든 수은을 격리할 수 있다고 해도 육상 먹이그물도 수은에 취약할 수 있으므로 수은 오염의 만병통치약이 될 수는 없습니다. 육상 수은 매장량과 토양 메틸수은에 대한 측정은 토양의 높은 수준의 수은과 높은 메틸수은이 이러한 숲에 사는 사람들에 대한 노출을 증가시킬 수 있음을 시사합니다.영양 등급이 높은 소비자의 위험.온대 산림의 육상 수은 생물 축적에 대한 이전 연구의 데이터에 따르면 새의 혈액 수은 농도는 퇴적물의 수은 농도와 상관관계가 있으며 육지에서 완전히 파생된 음식을 먹는 노래새는 수은 농도를 나타낼 수 있습니다. 생식 능력 및 성공 감소, 자손 생존 감소, 발달 장애, 행동 변화, 생리적 스트레스 및 사망률58,59. 이 모델이 페루 아마존에 적용된다면 온전한 숲에서 발생하는 높은 수은 플럭스는 높은 수은 농도로 이어질 수 있습니다. 조류 및 기타 생물군에서 잠재적인 부작용이 있습니다. 이는 특히 해당 지역이 전 세계적인 생물다양성 핫스팟이기 때문에 우려됩니다. 그들. 영세 금 활동의 공식화es15,16은 보호된 토지가 착취되지 않도록 하는 메커니즘일 수 있습니다.
이 숲이 우거진 지역에 퇴적된 수은이 육상 먹이 그물에 들어가는지 여부를 평가하기 위해 우리는 Los Amigos Reserve(채광의 영향을 받은)와 Cocha Cashu Biological Station(영향을 받지 않은 늙은 새)에 거주하는 여러 송버드의 꼬리 깃털을 측정했습니다.총 수은 농도.성장 숲), 우리의 가장 상류 Bokamanu 샘플링 사이트에서 140km. 각 사이트에서 여러 개체가 샘플링된 세 종 모두에서 Hg는 Cocha Cashu에 비해 Los Amigos의 새에서 증가했습니다(그림 4). 패턴은 섭식 습관에 관계없이 지속되었는데, 우리의 샘플에는 understory 항포식자 Myrmotherula axillaris, 개미를 쫓는 항포식자 Phlegopsis nigromaculata, 그리고 과일을 먹는 Pipra fasciicauda(1.8 [n = 10] 대 0.9 μg g− 1)가 포함되었습니다. [n = 2], 4.1 [n = 10] 대 1.4μg g-1 [n = 2], 0.3 [n = 46] 대 0.1μg g-1 [n = 2]). Los Amigos에서 표본 추출한 개인, 3명은 EC10 초과(생식 성공률 10% 감소를 위한 유효 농도), 3명은 EC20 초과, 1명은 EC30 초과(Evers58의 EC 기준 참조), 개별 Cocha 없음 모든 종류의 Cashu는 EC10을 초과합니다. 이러한 예비 예비 영세 금 채취 활동에 인접한 보호림의 지저귐에서 평균 수은 농도가 2-3배 더 높은 것으로 나타났습니다.개별 수은 농도가 최대 12배까지 높아지면 영세 유전자 변형으로 인한 수은 오염이 육상 먹이 그물에 들어갈 수 있다는 우려가 제기됩니다.상당한 우려의 정도입니다. 이러한 결과는 국립공원과 그 주변 완충지대에서 영세 금 채취 활동을 방지하는 것의 중요성을 강조합니다.
데이터는 Los Amigos Conservation Concessions(Myrmotherula axillaris[understory invertivore] 및 Phlegopsi nigromaculata[ant-following invertivore]의 경우 n = 10, Pipra fasciicauda[frugivore]의 경우 n = 46, 빨간색 삼각형 기호) 및 Cocha의 원격 위치에서 수집되었습니다. Kashu Biological Station(n = 2종당, 녹색 원 기호). 유효 농도(EC)는 번식 성공을 10%, 20% 및 30% 감소시키는 것으로 나타났습니다(Evers58 참조). Schulenberg65에서 수정된 새 사진.
2012년 이후로 페루 아마존의 영세 금 규모는 보호 지역에서 40% 이상, 비보호 지역에서 2,25% 이상 증가했습니다. 영세 및 소규모 금 채굴에서 수은을 계속 사용하면 야생 동물에 치명적인 영향을 미칠 수 있습니다. 광부들이 즉시 수은 사용을 중단하더라도 토양에서 이 오염 물질의 영향은 수세기 동안 지속될 수 있으며 산림 벌채와 산불로 인한 손실을 증가시킬 가능성이 있습니다. 영세 금 채취에 인접한 온전한 산림의 생물군에 미치는 영향, 보존 가치가 가장 높은 노령림의 수은 방출을 통한 현재 위험 및 미래 위험.그리고 재활성화를 통해 오염 가능성을 극대화할 수 있습니다. 육상 생물군이 영세 금 채취로 인한 수은 오염의 상당한 위험에 처할 수 있다는 우리의 발견은 영세 금 채취에서 나오는 수은 방출을 줄이기 위한 지속적인 노력에 추가 자극을 제공해야 합니다. 이러한 노력에는 비교적 단순한 수은 포집에서부터 다양한 접근 방식이 포함됩니다. 활동을 공식화하고 불법 영세 금에 대한 경제적 인센티브를 줄이는 보다 도전적인 경제 및 사회적 투자에 증류 시스템을 도입합니다.
Madre de Dios River에서 200km 이내에 5개의 관측소가 있습니다. 우리는 Madre de Dios River를 통해 접근할 수 있는 각 샘플링 사이트 사이의 약 50km인 집약적인 ASGM 활동에 대한 근접성을 기반으로 샘플링 사이트를 선택했습니다(그림 2A). 채광이 없는 두 곳(Boca Manu 및 Chilive, ASGM에서 각각 약 100km 및 50km)을 선택했으며, 이하 "원격 사이트"라고 합니다. Boca Colorado 및 Laberinto 마을 근처의 2차 산림에 있는 2개의 광산 및 손상되지 않은 1차 산림에 있는 1개의 광산. Los Amigos Protection Concessions. 이 광산 지역의 Boca Colorado 및 Laberinto 현장에서 연소로 인해 방출되는 수은 증기에 유의하십시오. 수은-금 아말감은 자주 발생하지만 이러한 활동은 종종 불법적이고 은밀하기 때문에 정확한 위치와 양은 알 수 없습니다.우리는 채광과 수은을 결합할 것입니다. 합금 연소를 통칭하여 "영세 금 채취 활동"이라고 합니다. 2018년 건기(2018년 7월 및 8월)와 2018년 우기(2018년 12월) 동안 개간지(목본 식물이 전혀 없는 삼림 벌채 지역) 및 나무 캐노피(숲 지역) 아래에 5개 사이트와 2019년 1월에 퇴적물 샘플러를 설치하여 습식 퇴적물(n = 3)과 침투 드롭(n = 4)을 각각 수집했습니다. 건기 및 우기에는 2~3주. 첫 해에 측정된 높은 퇴적률, Los Amigos에는 총 7개의 산림 구역과 1개의 삼림 벌채 구역이 있습니다. 구역 사이의 거리는 0.1 ~ 2.5km였습니다. 우리는 휴대용 Garmin GPS를 사용하여 구역당 하나의 GPS 웨이포인트를 수집했습니다.
우리는 2018년 건기(2018년 7월-8월)와 2018년 우기(2018년 12월-2019년 1월) 동안 2개월(PAS) 동안 5개 위치 각각에 수은을 위한 수동 공기 샘플러를 배치했습니다. 현장당 하나의 PAS 샘플러를 배치했습니다. 건기에는 두 개의 PAS 샘플러가 우기에 배치되었습니다. PAS(McLagan et al. 63에 의해 개발됨)는 수동 확산 및 황 함침 탄소 흡착제(HGR-AC)를 통해 기체 원소 수은(GEM)을 수집합니다. Radiello© 확산 장벽. PAS의 확산 장벽은 기체 유기 수은 종의 통과에 대한 장벽 역할을 합니다.따라서 탄소 64에는 GEM만 흡착됩니다. 우리는 PAS를 지면에서 약 1m 높이의 기둥에 부착하기 위해 플라스틱 케이블 타이를 사용했습니다. 모든 샘플러는 배치 전후에 파라필름으로 밀봉하거나 재밀봉 가능한 이중층 비닐 봉지에 보관했습니다. 수집된 필드 블랭크 및 여행 블랭크 PAS는 샘플링, 필드 보관, 실험실 보관 및 샘플 운송 중에 도입된 오염을 평가합니다.
5개 샘플링 사이트 모두를 배포하는 동안 우리는 삼림 벌채 현장에 수은 분석을 위한 3개의 침전 수집기와 기타 화학 분석을 위한 2개의 수집기, 그리고 수은 분석을 위한 4개의 통과 수집기를 배치했습니다.수집기 및 기타 화학 분석을 위한 두 개의 수집기 수집기 간섭 및 튜브와 수집 병 사이의 연결 실패. 각 산림 및 산림 벌채 현장에서 수은 분석을 위한 수집기 한 대는 500mL 병을 포함하고 다른 수집기는 250mL 병을 포함했습니다.다른 모든 화학 분석 수집기에는 250mL 병이 들어 있습니다. 이 샘플은 냉동실이 없을 때까지 냉장 보관한 다음 얼음에 담아 미국으로 배송한 다음 분석할 때까지 냉동 보관했습니다. 수은 분석 수집기는 통과한 유리 깔때기로 구성됩니다. 증기 잠금 장치 역할을 하는 루프가 있는 새로운 폴리에틸렌 테레프탈레이트 에스테르 코폴리에스터 글리콜(PETG) 병이 있는 새로운 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 블록 폴리머(C-Flex) 튜브를 통해. 배치 시 모든 250mL PETG 병이 산성화되었습니다. 1mL 미량 금속 등급 염산(HCl) 및 모든 500mL PETG 병을 2mL 미량 금속 등급 HCl로 산성화했습니다. 기타 화학 분석을 위한 수집기는 새로운 C-Flex 튜브를 통해 폴리에틸렌 병에 연결된 플라스틱 깔때기로 구성됩니다. 증기 잠금 장치 역할을 하는 루프입니다. 모든 유리 깔때기, 플라스틱 깔때기 및 폴리에틸렌 병은 배포 전에 산 세척되었습니다. 우리는 깨끗한 손-더러운 손 프로토콜(EPA 방법 1669)을 사용하여 샘플을 수집하고 sam을 보관했습니다.미국으로 돌아올 때까지 가능한 한 차갑게 보관한 다음 분석할 때까지 샘플을 4°C에 보관했습니다. 이 방법을 사용한 이전 연구에서는 검출 한계 및 표준 스파이크 미만의 실험실 블랭크에 대해 90-110% 회수율을 보여주었습니다37.
5개 사이트 각각에서 캐노피 잎으로 잎을 수집하고 clean-hands-dirty-hands 프로토콜(EPA Method 1669)을 사용하여 잎 샘플, 신선한 쓰레기 및 대량 쓰레기를 수집했습니다. 모든 샘플은 SERFOR의 수집 라이센스 하에 수집되었습니다. , 페루, 그리고 USDA 수입 허가에 따라 미국으로 수입되었습니다. 우리는 모든 현장에서 발견되는 두 가지 수종, 즉 신흥 수종(Ficus insipida)과 중간 크기의 나무(Inga feuilleei)에서 캐노피 잎을 수집했습니다. 잎을 수집했습니다. 2018년 건기, 2018년 우기 및 2019년 건기에 Notch Big Shot 새총을 사용하여 나무 캐노피에서 수집했습니다(종당 n = 3개). 2018년 건기, 2018년 우기 및 2019년 건기에 지상에서 2m 미만의 지점. 플라스틱 메쉬 안감 바구니에 담긴 신선한 쓰레기("대량 쓰레기")(n = 5) 5개 산림 모두에서 2018년 우기 동안과 Los Amigos 플롯에서 2019년 건기 동안(n = 5). 각 사이트에 일정한 수의 바구니를 설치했지만 일부 수집 기간 동안 유의하십시오. , 우리의 샘플 크기는 현장 범람과 수집가에 대한 인간의 간섭으로 인해 더 작았습니다. 모든 쓰레기 바구니는 집수기의 1미터 이내에 배치됩니다. 우리는 2018년 건기, 2018년 우기 및 2019년 건기입니다. 2019년 건기 동안 Los Amigos의 모든 플롯에서 많은 양의 쓰레기를 수집했습니다. 모든 잎 샘플을 냉동고를 사용하여 얼 수 있을 때까지 냉장한 다음 얼음에 담아 미국으로 배송했습니다. 처리할 때까지 냉동 보관합니다.
2019년 건기에 5개 지역(개방 및 캐노피)과 Los Amigos 플롯에서 3중으로 토양 샘플을 수집했습니다(n = 3). 모든 토양 샘플은 강수 수집기의 1미터 이내에서 수집되었습니다. 토양 샘플러를 사용하여 깔짚 층(0-5cm) 아래의 표토로 토양 샘플을 수집했습니다. 또한 2018년 건기에는 최대 45cm 깊이의 토양 코어를 수집하여 5개의 깊이 부분으로 나눴습니다. Laberinto에서 우리는 지하수면이 토양 표면에 가깝기 때문에 하나의 토양 프로필만 수집합니다. 우리는 깨끗한 손으로 더러운 손 프로토콜(EPA 방법 1669)을 사용하여 모든 샘플을 수집했습니다. 우리는 냉동고를 사용하여 얼 수 있을 때까지 모든 토양 샘플을 냉장한 다음 배송했습니다. 얼음에 담아 미국으로 보낸 다음 가공할 때까지 냉동 보관합니다.
새벽과 황혼에 설정한 안개 둥지를 사용하여 하루 중 가장 시원한 시간에 새를 잡으십시오. 로스 아미고스 보호구역(Los Amigos Reserve)에서는 9개 위치에 5개의 안개 둥지(1.8 × 2.4)를 배치했습니다. Cocha Cashu Bio Station에서는 19개 위치에 10개의 안개 둥지(12 x 3.2m). 두 사이트 모두에서 각 새의 첫 번째 중앙 꼬리 깃털을 수집하거나 그렇지 않은 경우 다음으로 오래된 깃털을 수집합니다. 깃털은 깨끗한 Ziploc 백이나 실리콘이 있는 마닐라 봉투에 보관합니다.수거했습니다. Schulenberg65에 따라 종을 식별하기 위한 사진 기록 및 형태 측정 측정. 두 연구 모두 SERFOR의 지원과 동물 연구 위원회(IACUC)의 허가를 받았습니다. 새 깃털 Hg 농도를 비교할 때, 우리는 깃털이 Los Amigos Conservation Concession에서 수집된 종을 조사했습니다. 및 Cocha Cashu Biological Station(Myrmotherula axillaris, Phlegopsis nigromaculata, Pipra fasciicauda).
잎 면적 지수(LAI)를 결정하기 위해 센서 융합 무인 항공 시스템인 GatorEye 무인 항공 연구소를 사용하여 라이더 데이터를 수집했습니다(자세한 내용은 www.gatoreye.org 참조, "2019 Peru Los Friends" 6월 링크 사용도 가능) ) 66. 라이더는 2019년 6월 Los Amigos Conservation Conservation에서 고도 80m, 비행 속도 12m/s, 인접 경로 간 거리 100m로 수집되었으므로 측면 편차 커버리지 비율은 75에 도달했습니다. %.수직 숲 프로필에 분포된 포인트 밀도는 평방 미터당 200포인트를 초과합니다. 비행 영역은 2019년 건기 동안 Los Amigos의 모든 샘플링 영역과 겹칩니다.
우리는 Hydra C 기기(Teledyne, CV-AAS)를 사용하여 열 탈착, 융합 및 원자 흡수 분광법(USEPA 방법 7473)에 의해 PAS에서 수집된 GEM의 총 Hg 농도를 정량화했습니다. 우리는 국립 표준 연구소를 사용하여 CV-AAS를 보정했습니다. 및 기술(NIST) 표준 참조 물질 3133(Hg 표준 용액, 10.004mg g-1) 검출 한계가 0.5ng Hg입니다. NIST SRM 3133을 사용하여 연속 교정 검증(CCV)을 수행하고 NIST를 사용하여 품질 관리 표준(QCS)을 수행했습니다 1632e(역청탄, 135.1 mg g-1). 우리는 각 샘플을 다른 보트로 나누어 탄산나트륨(Na2CO3) 분말의 얇은 두 층 사이에 놓고 수산화알루미늄(Al(OH)의 얇은 층으로 덮었습니다. 3) 분말67. HGR-AC 흡착제의 Hg 분포의 불균일성을 제거하기 위해 각 샘플의 총 HGR-AC 함량을 측정했습니다. 따라서 다음으로 측정한 총 수은의 합을 기반으로 각 샘플의 수은 농도를 계산했습니다. 각 선박과PAS의 전체 HGR-AC 흡착제 함량 -일치된 기준. 2018년 우기 동안 PAS 샘플의 측정을 반복했습니다. CCV의 상대 백분율 차이(RPD)와 매트릭스 일치 표준 측정값이 모두 허용 가능한 값의 5% 이내일 때 값이 허용 가능한 것으로 간주되었습니다. 값이었고 모든 절차적 공백은 검출 한계(BDL) 미만이었습니다. 우리는 현장 및 여행 공백(0.81 ± 0.18ng g-1, n = 5)에서 결정된 농도를 사용하여 PAS에서 측정된 총 수은을 공백 보정했습니다. GEM을 계산했습니다. 블랭크 보정된 흡착된 수은의 총 질량을 전개 시간과 샘플링 비율로 나눈 농도를 사용한 농도(단위 시간당 기체 수은을 제거하기 위한 공기의 양;0.135 m3 day-1)63,68, World Weather Online의 온도 및 바람에 대해 조정됨 Madre de Dios 지역에 대해 얻은 평균 온도 및 바람 측정68. 측정된 GEM 농도에 대해 보고된 표준 오차는 외부 표준의 오차를 기반으로 합니다. 샘플 전후에 실행합니다.
최소 24시간 동안 염화 브롬으로 산화하여 총 수은 함량에 대해 물 샘플을 분석한 후 염화 제1주석 환원 및 퍼지 및 트랩 분석, 저온 증기 원자 형광 분광법(CVAFS) 및 가스 크로마토그래피(GC) 분리(EPA 방법)를 수행했습니다. Tekran 2600 자동 총 수은 분석기의 1631, Rev. E). Ultra Scientific 인증 수은 표준물질(10μg L-1)을 사용하여 2018 건기 샘플에 대해 CCV를 수행하고 NIST 인증 참조 물질을 사용하여 ICV(초기 교정 검증)를 수행했습니다. 1641D(수중 수은, 1.557 mg kg-1)) 검출 한계 0.02ng L-1 ) 교정 및 CCV용 SPEX Centriprep 유도 결합 플라즈마 질량 분석기(ICP-MS) 다중 요소 ICV 용액 표준 2A(검출 한계 0.5ng L-1용).모든 표준이 허용 가능한 값의 15% 이내에서 회수됨.Field 블랭크, 분해 블랭크 및 분석 블랭크는 모두 BDL입니다.
토양과 잎 샘플을 5일 동안 동결 건조했습니다. 샘플을 균질화하고 Milestone Direct Mercury Analyzer(DMA)에서 열분해, 촉매 환원, 융합, 탈착 및 원자 흡수 분광법(EPA 방법 7473)으로 총 수은을 분석했습니다. -80). 2018년 건기 샘플의 경우 NIST 1633c(비산회, 1005ng g-1) 및 캐나다 국립 연구 위원회(National Research Council of Canada) 인증 참조 물질 MESS-3(해양 퇴적물, 91ng g)을 사용하여 DMA-80 테스트를 수행했습니다. -1).구경 측정.CCV 및 MS에는 NIST 1633c를 사용하고 QCS에는 MESS-3을 사용했으며 검출 한계는 0.2ng Hg입니다. 2018년 우기 및 2019년 건기 샘플의 경우 Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard(1.0)를 사용하여 DMA-80을 보정했습니다. NIST Standard Reference Material 2709a(San Joaquin 토양, 1100ng g-1)를 CCV 및 MS에 사용하고 DORM-4(어류 단백질, 410ng g-1)를 검출 한계 0.5로 QCS에 사용했습니다. ng Hg. 모든 계절에 대해 두 샘플 사이의 RPD가 10% 이내일 때 모든 샘플을 중복으로 분석하고 값을 허용했습니다. 모든 표준 및 매트릭스 스파이크에 대한 평균 회수율은 허용 값의 10% 이내였으며 모든 공백은 BDL. 보고된 모든 농도는 건조 중량입니다.
우리는 세 가지 계절 활동 모두의 물 샘플, 2018년 건기의 잎 샘플, 세 가지 계절 활동의 토양 샘플에서 메틸수은을 분석했습니다. 최소 24시간 동안 미량 황산으로 물 샘플을 추출했습니다. 최소 70시간 동안 55°C에서 최소 48시간 동안 메탄올 중 % 수산화칼륨, 그리고 미량 금속 등급 HNO3 산으로 마이크로웨이브에 의해 소화된 토양71,72.우리는 2018 건기 샘플을 테트라에틸보레이트 나트륨, 퍼지 및 트랩, Tekran 2500 분광계(EPA 방법 1630)에서 CVAFS를 사용한 물 에틸화로 분석했습니다. 교정에는 ERM CC580을 사용하고 0.2ng L-1의 방법 검출 한계 Brooks Rand Instruments의 메틸수은 표준물질(1ng L-1), 방법 검출 한계가 1pg인 CCV 및 교정용
Biodiversity Institute Toxicology Laboratory(Portland, Maine, USA)에서 방법 검출 한계는 0.001μg g-1이었습니다. DOLT-5(dogfish 간, 0.44μg g-1), CE-464(5.24)를 사용하여 DMA-80을 보정했습니다. μg g-1) 및 NIST 2710a(Montana 토양, 9.888 μg g-1). CCV 및 QCS에 DOLT-5 및 CE-464를 사용합니다. 모든 표준에 대한 평균 회수율은 허용 값의 5% 이내였으며 모든 공백 BDL이었습니다. 모든 복제물은 15% RPD 이내였습니다. 보고된 모든 깃털 총 수은 농도는 신선 중량(fw)입니다.
우리는 0.45μm 멤브레인 필터를 사용하여 추가 화학 분석을 위해 물 샘플을 여과합니다. 이온 크로마토그래피(EPA 방법 4110B)에 의해 음이온(염화물, 질산염, 황산염) 및 양이온(칼슘, 마그네슘, 칼륨, 나트륨)에 대한 물 샘플을 분석했습니다[USEPA, 2017a] Dionex ICS 2000 이온 크로마토그래프 사용 교정 표준은 인증된 물 표준 NIST 1643f의 연속 희석에 의해 준비되었습니다. 모든 공백은 BDL입니다.
텍스트 및 그림에 보고된 모든 플럭스와 풀은 건기와 우기에 대한 평균 농도 값을 사용합니다. 기간 동안 최소 및 최대 측정 농도를 사용하여 풀 및 플럭스(두 계절에 대한 평균 연간 플럭스)의 추정치는 보충 표 1을 참조하십시오. 건기 및 우기. 우리는 Los Amigos Conservation Concession의 산림 수은 플럭스를 낙하 및 쓰레기를 통한 합산된 수은 입력으로 계산했습니다. 대량 강수 Hg 침착으로 인한 산림 벌채로부터 Hg 플럭스를 계산했습니다. Los Amigos의 일일 강우 측정값 사용(EBLA의 일부로 수집 요청 시 ACCA에서 제공), 지난 10년(2009-2018) 동안의 평균 누적 연간 강우량은 약 2500mm yr-1로 계산되었습니다. 2018년 연간 강우량은 이 평균에 가깝습니다( 2468mm), 가장 습한 달(1월, 2월, 12월)은 연간 강우량(2468mm의 1288mm)의 약 절반을 차지합니다.따라서 우리는 모든 플럭스 및 풀 계산에서 우기 및 건기 농도의 평균을 사용합니다. 이것은 또한 우기 및 건기 사이의 강수 차이뿐만 아니라 이 두 계절 사이의 영세 금 활동 수준의 차이도 고려할 수 있도록 합니다. 열대 우림에서 보고된 연간 수은 플럭스의 문헌 값은 건기와 우기의 수은 농도 확대 사이에 차이가 있거나 건기에만 해당됩니다. 계산된 플럭스를 문헌 값과 비교할 때 계산된 수은 플럭스를 직접 비교하는 반면 다른 연구에서는 샘플을 취했습니다. 건기와 우기 모두에서, 그리고 다른 연구에서 건기에만 샘플을 취했을 때 건기 수은 농도만을 사용하여 플럭스를 재추정했습니다(예: 74).
Los Amigos의 전체 강우량, 대량 강우량 및 쓰레기의 연간 총 수은 함량을 결정하기 위해 건기(2018년과 2019년 Los Amigos 전체 사이트의 평균)와 우기(2018년 평균) 평균 총계의 차이를 사용했습니다. 다른 지역의 총 수은 농도는 2018년 건기와 2018년 우기 사이의 평균 농도를 사용했습니다. 메틸수은 부하의 경우 2018년 건기 데이터를 사용했습니다. 깔짚 수은 플럭스를 추정하기 위해 우리는 페루 아마존에서 417g m-2 yr-1의 쓰레기 바구니에 담긴 나뭇잎에서 수집한 깔짚 비율과 수은 농도에 대한 문헌 추정치를 사용했습니다. 토양의 상부 5cm에 있는 토양 Hg 풀의 경우, 우리는 측정된 총 토양 Hg(2018년 및 2019년 건기, 2018년 우기)와 2018년 건기의 MeHg 농도를 사용했으며 브라질 아마존에서는 1.25g cm-3의 예상 벌크 밀도를 사용했습니다.장기 강우 데이터 세트를 사용할 수 있고 완전한 산림 구조가 이전에 수집된 쓰레기 추정치를 사용할 수 있는 주요 연구 사이트인 Los Amigos에서 이러한 예산 계산을 수행합니다.
우리는 0.5 × 0.5m 해상도의 디지털 고도 모델(DEM)을 포함하여 깨끗한 병합 포인트 클라우드 및 래스터 제품을 자동으로 계산하는 GatorEye 멀티스케일 후처리 워크플로를 사용하여 라이더 비행선을 처리합니다. 우리는 DEM 및 클리닝 라이더 포인트 클라우드(WGS-84, UTM)를 사용했습니다. 19S 미터)를 GatorEye 잎 면적 밀도(G-LAD) 워크플로에 대한 입력으로 사용하여 1 × 1 × 해상도로 캐노피 상단의 지면 전체에 걸쳐 각 복셀(m3)( m2)에 대해 보정된 잎 면적 추정치를 계산합니다. 1m 및 파생된 LAI(각 1 × 1m 수직 열 내 LAD의 합). 그런 다음 플롯된 각 GPS 포인트의 LAI 값이 추출됩니다.
우리는 R 버전 3.6.1 통계 소프트웨어76를 사용하여 모든 통계 분석을 수행하고 ggplot2를 사용하여 모든 시각화를 수행했습니다. 우리는 0.05의 알파를 사용하여 통계 테스트를 수행했습니다. 두 양적 변수 간의 관계는 일반 최소 자승 회귀를 사용하여 평가되었습니다. 비모수 Kruskal 검정 및 쌍별 Wilcox 검정.
이 원고에 포함된 모든 데이터는 보충 정보 및 관련 데이터 파일에서 찾을 수 있습니다. Conservación Amazónica(ACCA)는 요청 시 강수량 데이터를 제공합니다.
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게시 시간: 2022년 2월 24일