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Las emisiones de mercurio de la minería de oro artesanal y en pequeña escala en el hemisferio sur superan a la combustión del carbón como la mayor fuente de mercurio del mundo. Examinamos la deposición y el almacenamiento de mercurio en la Amazonía peruana, muy afectada por la minería de oro artesanal. Bosques intactos en la Amazonía peruana cerca de las minas de oro recibieron insumos de mercurio extremadamente altos, con niveles elevados de mercurio total y metilmercurio en la atmósfera, las hojas del dosel y el suelo. Aquí, mostramos por primera vez que las copas de los bosques intactos cerca de las minas de oro artesanales interceptan grandes cantidades de partículas y mercurio gaseoso a tasas proporcionales al área foliar total. Documentamos una acumulación sustancial de mercurio en el suelo, la biomasa y las aves cantoras residentes en algunas de las regiones más protegidas y ricas en biodiversidad de la Amazonía, lo que plantea preguntas importantes sobre cómo la contaminación por mercurio limita los esfuerzos de conservación modernos y futuros en estos ecosistemas tropicales pregunta .
Un desafío creciente para los ecosistemas de bosques tropicales es la minería de oro artesanal y en pequeña escala (MAPE). Esta forma de minería de oro ocurre en más de 70 países, a menudo de manera informal o ilegal, y representa alrededor del 20 % de la producción mundial de oro1. Mientras que la MAPE es un medio de vida importante para las comunidades locales, da como resultado una deforestación generalizada2,3, la conversión extensiva de bosques en estanques4, un alto contenido de sedimentos en los ríos cercanos5,6, y es un importante contribuyente a la atmósfera global La liberación de emisiones de mercurio (Hg) y la mayor fuentes de mercurio de agua dulce 7. Muchos sitios de ASGM intensificados están ubicados en puntos críticos de biodiversidad mundial, lo que resulta en la pérdida de diversidad8, la pérdida de especies sensibles9 y humanos10,11,12 y depredadores del ápice13, 14 alta exposición al mercurio. Se estima que entre 675 y 1000 toneladas de El Hg año-1 se volatiliza y se libera a la atmósfera mundial a partir de las operaciones de la ASGM anualmente7. El uso de grandes cantidades de mercurio por parte de la minería de oro artesanal y en pequeña escala ha desplazado las principales fuentesde las emisiones atmosféricas de mercurio desde el norte global hasta el sur global, con implicaciones para el destino, el transporte y los patrones de exposición del mercurio. Sin embargo, se sabe poco sobre el destino de estas emisiones de mercurio atmosférico y sus patrones de deposición y acumulación en los paisajes influenciados por la MAPE.
El Convenio Internacional de Minamata sobre el Mercurio entró en vigor en 2017, y el Artículo 7 aborda específicamente las emisiones de mercurio de la minería de oro artesanal y en pequeña escala. En la ASGM, el mercurio elemental líquido se agrega a los sedimentos o al mineral para separar el oro. Luego, la amalgama se calienta, concentrando el oro y liberando mercurio elemental gaseoso (GEM; Hg0) a la atmósfera. Esto es a pesar de los esfuerzos de grupos como el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), la Asociación Mundial sobre el Mercurio, la Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial (ONUDI) y las ONG para alentar mineros para reducir las emisiones de mercurio. Al momento de escribir este artículo en 2021, 132 países, incluido Perú, han firmado el Convenio de Minamata y han comenzado a desarrollar planes de acción nacionales para abordar específicamente las reducciones de emisiones de mercurio relacionadas con la ASGM. Los académicos han pedido que estos planes de acción nacionales ser inclusivo, sostenible y holístico, teniendo en cuenta los factores socioeconómicos y los peligros ambientales15,16,17,18.Los planes actuales para abordar las consecuencias del mercurio en el medio ambiente se centran en los riesgos del mercurio asociados con la minería de oro artesanal y en pequeña escala cerca de los ecosistemas acuáticos, lo que involucra a mineros y personas que viven cerca de la quema de amalgamas, y comunidades que consumen grandes cantidades de peces depredadores. Exposición ocupacional al mercurio a través de la inhalación de vapor de mercurio procedente de la combustión de amalgama, la exposición dietética al mercurio a través del consumo de pescado y la bioacumulación de mercurio en las cadenas alimentarias acuáticas han sido el foco de la mayoría de las investigaciones científicas relacionadas con la ASGM, incluso en la Amazonía.Estudios anteriores (p. ej., véase Lodenius y Malm19).
Los ecosistemas terrestres también corren el riesgo de exposición al mercurio a partir de la MAPE. El Hg atmosférico liberado por la MAPE como GEM puede regresar al paisaje terrestre a través de tres rutas principales20 (Fig. 1): el GEM se puede adsorber en partículas en la atmósfera, que luego son interceptadas por superficies;GEM puede ser absorbido directamente por las plantas e incorporado a sus tejidos;finalmente, el GEM puede oxidarse a especies de Hg(II), que pueden depositarse en seco, adsorberse en partículas atmosféricas o arrastrarse en el agua de lluvia. lluvia, respectivamente. La deposición húmeda se puede determinar por los flujos de mercurio en los sedimentos recolectados en espacios abiertos. La deposición seca se puede determinar como la suma del flujo de mercurio en la hojarasca y el flujo de mercurio en el otoño menos el flujo de mercurio en la precipitación. Varios estudios han documentado el enriquecimiento de mercurio en ecosistemas terrestres y acuáticos muy próximos a la actividad de la ASGM (ver, por ejemplo, la tabla resumen en Gerson et al. 22), probablemente como resultado tanto de la entrada de mercurio sedimentario como de la liberación directa de mercurio. la deposición de mercurio cerca de la ASGM puede deberse a la quema de amalgama de mercurio y oro, no está claro cómo se transporta este Hg en el paisaje regional y la importancia relativa de las diferentes deposicionesal caminos cerca de la ASGM.
El mercurio emitido como mercurio elemental gaseoso (GEM; Hg0) se puede depositar en el paisaje a través de tres vías atmosféricas. En primer lugar, el GEM se puede oxidar a Hg iónico (Hg2+), que se puede arrastrar en gotas de agua y depositar en la superficie de las hojas en forma húmeda o húmeda. depósitos secos. En segundo lugar, los GEM pueden adsorber partículas atmosféricas (Hgp), que son interceptadas por el follaje y arrastradas al paisaje a través de cascadas junto con el Hg iónico interceptado. En tercer lugar, los GEM pueden absorberse en el tejido de las hojas, mientras que el Hg se deposita en el el paisaje como basura. Junto con el agua que cae y la basura, se considera una estimación de la deposición total de mercurio. Si bien el GEM también puede difundirse y adsorberse directamente en el suelo y la basura77, es posible que esta no sea la vía principal de entrada de mercurio en los ecosistemas terrestres.
Esperamos que las concentraciones de mercurio elemental gaseoso disminuyan con la distancia de las fuentes de emisión de mercurio. Dado que dos de las tres vías de deposición de mercurio en los paisajes (a través de la caída y la hojarasca) dependen de las interacciones del mercurio con las superficies de las plantas, también podemos predecir la velocidad a la que el mercurio es depositado en los ecosistemas y qué tan severo es para los animales El riesgo de impacto está determinado por la estructura de la vegetación, como lo muestran las observaciones en los bosques boreales y templados en las latitudes del norte23. Sin embargo, también reconocemos que la actividad de la ASGM ocurre con frecuencia en los trópicos, donde la estructura del dosel y la abundancia relativa del área foliar expuesta varían ampliamente. La importancia relativa de las vías de deposición de mercurio en estos ecosistemas no ha sido claramente cuantificada, especialmente para los bosques cercanos a las fuentes de emisión de mercurio, cuya intensidad rara vez se observa en los bosques boreales. Por lo tanto, en este estudio, hacemos las siguientes preguntas: (1) ¿Cómo las concentraciones de mercurio elemental gaseoso ylas vías de deposición varían con la proximidad de la MAPE y el índice de área foliar del dosel regional? (2) ¿El almacenamiento de mercurio en el suelo está relacionado con las entradas atmosféricas? (3) ¿Hay evidencia de una bioacumulación elevada de mercurio en las aves canoras que habitan en los bosques cerca de la MAPE? Este estudio es el primero en examinar las entradas de deposición de mercurio cerca de la actividad de la ASGM y cómo la cobertura del dosel se correlaciona con estos patrones, y el primero en medir las concentraciones de metilmercurio (MeHg) en el paisaje amazónico peruano. Medimos GEM en la atmósfera y la precipitación total, penetración, total mercurio y metilmercurio en hojas, basura y suelo en bosques y hábitats deforestados a lo largo de un tramo de 200 kilómetros del río Madre de Dios en el sureste de Perú. Presumimos que la proximidad a la ASGM y los pueblos mineros que queman amalgama de Hg-oro serían los más importantes factores que impulsan las concentraciones atmosféricas de Hg (GEM) y la deposición húmeda de Hg (alta precipitación). Dado que la deposición seca de mercurio (penetración + hojarasca) está relacionada con tree estructura del dosel,21,24 también esperamos que las áreas boscosas tengan entradas de mercurio más altas que las áreas deforestadas adyacentes, lo cual, dado el alto índice de área foliar y el potencial de captura de mercurio, Un punto es particularmente preocupante. Selva Amazónica intacta. que vivían en los bosques cerca de los pueblos mineros tenían niveles más altos de mercurio que la fauna que vivía lejos de las zonas mineras.
Nuestras investigaciones se llevaron a cabo en la provincia de Madre de Dios en el sureste de la Amazonía peruana, donde se han deforestado más de 100 000 hectáreas de bosque para formar ASGM3 aluvial adyacente a, y a veces dentro, de tierras protegidas y reservas nacionales. Oro artesanal y en pequeña escala la minería a lo largo de los ríos en esta región amazónica occidental ha aumentado dramáticamente durante la última década25 y se espera que aumente con los altos precios del oro y una mayor conectividad a los centros urbanos a través de carreteras transoceánicas Las actividades continuarán 3. Seleccionamos dos sitios sin minería (Boca Manu y Chilive , aproximadamente a 100 y 50 km de la ASGM, respectivamente) – en lo sucesivo denominados “sitios remotos” – y tres sitios dentro del área minera – en lo sucesivo denominados “sitios remotos” sitio minero” (Fig. 2A). los sitios están ubicados en un bosque secundario cerca de los pueblos de Boca Colorado y La Bellinto, y un sitio minero está ubicado en un bosque primario intacto en Los Amigos Conservation Concesión. Nótese que en las minas Boca Colorado y Laberinto de la mina, el vapor de mercurio liberado por la combustión de la amalgama de mercurio y oro ocurre con frecuencia, pero se desconoce la ubicación exacta y la cantidad ya que estas actividades suelen ser informales y clandestinas;combinaremos minería y mercurio La combustión de aleaciones se conoce colectivamente como "actividad de MAPE". áreas) para un total de tres eventos estacionales (cada uno con una duración de 1 a 2 meses)) La deposición húmeda y la caída de penetración se recolectaron por separado, y se desplegaron muestreadores pasivos de aire en el espacio abierto para recolectar GEM. El año siguiente, en base a la alta deposición medidas en el primer año, instalamos colectores en seis parcelas forestales adicionales en Los Amigos.
Los mapas de los cinco puntos de muestreo se muestran con círculos amarillos. Dos sitios (Boca Manu, Chilive) están ubicados en áreas alejadas de la minería artesanal de oro, y tres sitios (Los Amigos, Boca Colorado y Laberinto) están ubicados en áreas afectadas por la minería. , con los pueblos mineros mostrados como triángulos azules. La ilustración muestra un área boscosa y deforestada remota típica afectada por la minería. En todas las figuras, la línea punteada representa la línea divisoria entre los dos sitios remotos (izquierda) y los tres sitios afectados por la minería ( derecha).B Concentraciones de mercurio elemental gaseoso (GEM) en cada sitio en la temporada seca de 2018 (n = 1 muestra independiente por sitio; símbolos cuadrados) y temporada húmeda (n = 2 muestras independientes; símbolos cuadrados).C Concentraciones totales de mercurio en la precipitación recolectada en áreas de bosque (diagrama de caja verde) y deforestación (diagrama de caja marrón) durante la estación seca de 2018. Para todos los diagramas de caja, las líneas representan medianas, los cuadros muestran Q1 y Q3, los bigotes representan 1.5 veces el rango intercuartílico (n =5 muestras independientes por sitio de bosque, n = 4 muestras independientes por muestra de sitio de deforestación).D Concentraciones totales de mercurio en hojas recolectadas del dosel de Ficus insipida e Inga feuillei durante la estación seca en 2018 (eje izquierdo;cuadrados verde oscuro y triángulos verde claro, respectivamente) y de la hojarasca a granel en el suelo (eje derecho; símbolos circulares verde oliva). Los valores se muestran como media y desviación estándar (n = 3 muestras independientes por sitio para hojas vivas, n = 1 muestra independiente para hojarasca).E Concentraciones totales de mercurio en la capa superior del suelo (0-5 cm superiores) recolectadas en áreas de bosque (diagrama de caja verde) y deforestación (diagrama de caja marrón) durante la estación seca de 2018 (n = 3 muestras independientes por sitio ). Los datos de otras temporadas se muestran en la Figura 1.S1 y S2.
Las concentraciones de mercurio atmosférico (GEM, por sus siglas en inglés) estuvieron en línea con nuestras predicciones, con valores altos alrededor de la actividad de la ASGM, especialmente alrededor de las ciudades que queman amalgama de Hg-oro, y valores bajos en áreas alejadas de las áreas mineras activas (Fig. 2B). En áreas remotas, las concentraciones de GEM están por debajo de la concentración de fondo promedio global en el hemisferio sur de aproximadamente 1 ng m-326. En contraste, las concentraciones de GEM en las tres minas fueron de 2 a 14 veces más altas que en las minas remotas y las concentraciones en las minas cercanas ( hasta 10,9 ng m-3) eran comparables a los de las zonas urbanas y urbanas, y en ocasiones superaban a los de los EE. UU., las zonas industriales de China y Corea 27. Este patrón GEM en Madre de Dios es consistente con la quema de amalgama de mercurio y oro como la principal fuente de mercurio atmosférico elevado en esta remota región amazónica.
Si bien las concentraciones de GEM en los claros rastrearon la proximidad a la minería, las concentraciones totales de mercurio en las cascadas penetrantes dependieron de la proximidad a la minería y la estructura del dosel forestal. Este modelo sugiere que las concentraciones de GEM por sí solas no predicen dónde se depositará el alto contenido de mercurio en el paisaje. concentraciones de mercurio en bosques maduros intactos dentro del área minera (Fig. 2C). Los Amigos Conservation Conservation tuvo las concentraciones promedio más altas de mercurio total en la estación seca (rango: 18-61 ng L-1) reportadas en la literatura y fue comparable a niveles medidos en sitios contaminados por minería de cinabrio y combustión de carbón industrial.Diferencia, 28 en Guizhou, China. Hasta donde sabemos, estos valores representan los flujos de mercurio de rendimiento máximo anual calculados utilizando las concentraciones de mercurio y las tasas de precipitación de la estación seca y húmeda (71 µg m-2 año-1; Tabla complementaria 1). Los otros dos sitios mineros no tenían niveles elevados de mercurio total en comparación con los sitios remotos (rango: 8-31 ng L-1; 22-34 µg m-2 año-1). Con la excepción de Hg, solo el aluminio y el manganeso tuvo rendimientos elevados en el área minera, probablemente debido al desmonte relacionado con la minería;todos los demás elementos principales y trazas medidos no variaron entre la minería y las áreas remotas (Archivo de datos complementarios 1), un hallazgo consistente con la dinámica del mercurio en hojas 29 y la combustión de amalgama de ASGM, en lugar del polvo en el aire, como la fuente principal de mercurio en la caída penetrante .
Además de servir como adsorbentes para el mercurio gaseoso y en partículas, las hojas de las plantas pueden absorber e integrar directamente el GEM en los tejidos30,31. De hecho, en los sitios cercanos a la actividad de la MAPE, la basura es una fuente importante de deposición de mercurio. Las concentraciones medias de Hg (0,080 –0,22 µg g−1) medido en las hojas vivas del dosel de los tres sitios mineros superó los valores publicados para los bosques templados, boreales y alpinos de América del Norte, Europa y Asia, así como para otros bosques amazónicos de América del Sur, ubicado en América del Sur.Áreas remotas y fuentes puntuales cercanas 32, 33, 34. Las concentraciones son comparables a las reportadas para mercurio foliar en bosques mixtos subtropicales en China y bosques atlánticos en Brasil (Fig. 2D) 32,33,34. Siguiendo el modelo GEM, la mayor las concentraciones totales de mercurio en la hojarasca a granel y en las hojas del dosel se midieron en bosques secundarios dentro del área de la mina. Sin embargo, los flujos de mercurio residual estimados fueron más altos en el bosque primario intacto en la mina Los Amigos, probablemente debido a la mayor masa de desechos. informó la Amazonía peruana 35 por el Hg medido en la hojarasca (promedio entre las estaciones húmeda y seca) (Fig. 3A). Esta entrada sugiere que la proximidad a las áreas mineras y la cubierta de copas de los árboles son contribuyentes significativos a las cargas de mercurio en la ASGM en esta región.
Los datos se muestran en A bosque y B área de deforestación. Las áreas deforestadas de Los Amigos son desmontes de estaciones de campo que constituyen una pequeña porción de la tierra total. Los flujos se muestran con flechas y se expresan como µg m-2 año-1. 0-5 cm superiores del suelo, los reservorios se muestran como círculos y se expresan en μg m-2. El porcentaje representa el porcentaje de mercurio presente en el reservorio o flujo en forma de metilmercurio. Concentraciones promedio entre estaciones secas (2018 y 2019) y estaciones lluviosas (2018) para el total de mercurio a través de la lluvia, la precipitación a granel y la basura, para estimaciones ampliadas de las cargas de mercurio. Los datos de metilmercurio se basan en la estación seca de 2018, el único año en el que se midió. Ver "Métodos" para obtener información sobre la combinación y los cálculos de flujo.C Relación entre la concentración total de mercurio y el índice de área foliar en ocho parcelas de Conservación Conservación Los Amigos, con base en la regresión de mínimos cuadrados ordinarios.D Relación entre la concentración total de mercurio en la precipitación y el totConcentración total de mercurio en el suelo superficial para los cinco sitios en regiones boscosas (círculos verdes) y deforestadas (triángulos marrones), de acuerdo con la regresión de mínimos cuadrados ordinarios (las barras de error muestran la desviación estándar).
Usando datos de precipitación y basura a largo plazo, pudimos escalar las mediciones de penetración y contenido de mercurio en la basura de las tres campañas para proporcionar una estimación del flujo de mercurio atmosférico anual para la Concesión de Conservación Los Amigos (penetración + cantidad de basura + precipitación) para una estimación preliminar. Descubrimos que los flujos de mercurio atmosférico en las reservas forestales adyacentes a la actividad de la MAPE eran más de 15 veces mayores que en las áreas deforestadas circundantes (137 frente a 9 µg Hg m-2 año-1; Figura 3 A,B). La estimación de los niveles de mercurio en Los Amigos supera los flujos de mercurio informados anteriormente cerca de las fuentes puntuales de mercurio en los bosques de América del Norte y Europa (p. ej., la quema de carbón), y es comparable a los valores en la China industrial 21,36. En total, aproximadamente 94 El % de la deposición total de mercurio en los bosques protegidos de Los Amigos se produce por deposición seca (penetración + hojarasca – mercurio de precipitación), una contribución mucho mayor que la de la mayoría de los otros bosquesst paisajes en todo el mundo. Estos resultados destacan los niveles elevados de mercurio que ingresan a los bosques por deposición seca de la MAPE y la importancia del dosel del bosque para eliminar el mercurio derivado de la MAPE de la atmósfera. Anticipamos que el patrón de deposición de Hg altamente enriquecido observado en áreas boscosas cerca de la MAPE actividad no es exclusiva del Perú.
En contraste, las áreas deforestadas en áreas mineras tienen niveles más bajos de mercurio, principalmente debido a las fuertes precipitaciones, con poca entrada de mercurio a través de la caída y la basura. Las concentraciones de mercurio total en los sedimentos a granel en el área de la mina fueron comparables a las medidas en áreas remotas (Fig. 2C ). Las concentraciones medias (rango: 1,5–9,1 ng L-1) de mercurio total en la precipitación masiva de la estación seca fueron más bajas que los valores informados anteriormente en Adirondacks de Nueva York37 y, en general, más bajas que las de las regiones amazónicas remotas38. Por lo tanto, la entrada de precipitación a granel de Hg fue menor (8,6-21,5 µg Hg m-2 año-1) en el área deforestada adyacente en comparación con los patrones de concentración de GEM, caída a través y hojarasca del sitio minero, y No refleja la proximidad a la minería Debido a que la ASGM requiere deforestación,2,3 las áreas despejadas donde se concentran las actividades mineras tienen menores aportes de mercurio de la deposición atmosférica que las áreas boscosas cercanas, aunque las liberaciones directas no atmosféricas de ASGM (como(derrames o relaves de mercurio elemental) es probable que sean muy altos.Alto 22.
Los cambios en los flujos de mercurio observados en la Amazonía peruana son impulsados por grandes diferencias dentro y entre sitios durante la estación seca (bosque y deforestación) (Fig. 2). En contraste, observamos diferencias mínimas dentro y entre sitios, así como bajos flujos de Hg durante la temporada de lluvias (Fig. 1 complementaria). Esta diferencia estacional (Fig. 2B) puede deberse a la mayor intensidad de la minería y la producción de polvo en la estación seca. El aumento de la deforestación y la reducción de las precipitaciones durante las estaciones secas pueden aumentar el polvo. producción, aumentando así la cantidad de partículas atmosféricas que absorben mercurio. La producción de mercurio y polvo durante la estación seca puede contribuir a los patrones de flujo de mercurio dentro de la deforestación en comparación con las áreas boscosas de la Concesión de Conservación Los Amigos.
Dado que las entradas de mercurio de la ASGM en la Amazonía peruana se depositan en los ecosistemas terrestres principalmente a través de interacciones con el dosel del bosque, probamos si una mayor densidad de la copa de los árboles (es decir, el índice de área foliar) conduciría a mayores entradas de mercurio. En el bosque intacto de Los Amigos Concesión de Conservación, recolectamos caídas de gotas de 7 parcelas de bosque con diferentes densidades de dosel. Descubrimos que el índice de área foliar fue un fuerte predictor de la entrada total de mercurio durante el otoño, y la concentración total media de mercurio durante el otoño aumentó con el índice de área foliar (Fig. 3C ). Muchas otras variables también afectan la entrada de mercurio a través de la gota, incluida la edad de la hoja34, la rugosidad de la hoja, la densidad de los estomas, la velocidad del viento39, la turbulencia, la temperatura y los períodos de secado previo.
De acuerdo con las tasas más altas de deposición de mercurio, la capa superior del suelo (0-5 cm) del sitio forestal Los Amigos tuvo la concentración total de mercurio más alta (140 ng g-1 en la estación seca de 2018; Fig. 2E). Además, las concentraciones de mercurio fueron enriquecido en todo el perfil vertical del suelo medido (rango 138–155 ng g-1 a una profundidad de 45 cm; Fig. 3 complementaria). El único sitio que exhibió altas concentraciones de mercurio en el suelo superficial durante la estación seca de 2018 fue un sitio de deforestación cerca un pueblo minero (Boca Colorado). En este sitio, planteamos la hipótesis de que las concentraciones extremadamente altas pueden deberse a la contaminación localizada de mercurio elemental durante la fusión, ya que las concentraciones no aumentaron a profundidad (>5 cm). La fracción de deposición de mercurio atmosférico la pérdida por escape del suelo (es decir, el mercurio liberado a la atmósfera) debido a la cubierta de dosel también puede ser mucho menor en áreas boscosas que en áreas deforestadas40, lo que sugiere que una proporción significativa de mercurio se deposita para la conservación.El área permanece en el suelo. Las piscinas totales de mercurio en el suelo en el bosque primario de la Conservación Conservación Los Amigos fueron de 9100 μg Hg m-2 dentro de los primeros 5 cm y más de 80,000 μg Hg m-2 dentro de los primeros 45 cm.
Dado que las hojas absorben principalmente el mercurio atmosférico, en lugar del mercurio del suelo,30,31 y luego transportan este mercurio al suelo al caer, es posible que la alta tasa de deposición de mercurio impulse los patrones observados en el suelo. Encontramos una fuerte correlación entre la media total concentraciones de mercurio en la capa superior del suelo y las concentraciones totales de mercurio en todas las áreas forestales, mientras que no hubo relación entre el mercurio en la capa superior del suelo y las concentraciones totales de mercurio en precipitaciones intensas en áreas deforestadas (Fig. 3D). flujos totales de mercurio en áreas boscosas, pero no en áreas de deforestación (reservorios de mercurio en la capa superior del suelo y flujos totales de mercurio por precipitación total).
Casi todos los estudios de la contaminación terrestre por mercurio asociada con la ASGM se han limitado a mediciones del mercurio total, pero las concentraciones de metilmercurio determinan la biodisponibilidad del mercurio y la posterior acumulación y exposición de nutrientes. En los ecosistemas terrestres, el mercurio es metilado por microorganismos en condiciones anóxicas41,42, por lo que es En general, se cree que los suelos de las tierras altas tienen concentraciones más bajas de metilmercurio. Sin embargo, por primera vez, hemos registrado concentraciones medibles de MeHg en los suelos amazónicos cerca de las MAPE, lo que sugiere que las concentraciones elevadas de MeHg se extienden más allá de los ecosistemas acuáticos y hacia los ambientes terrestres dentro de estas áreas afectadas por la MAPE. , incluidas las que quedan sumergidas durante la temporada de lluvias.Suelo y aquellos que permanecen secos todo el año. Las concentraciones más altas de metilmercurio en la capa superior del suelo durante la estación seca de 2018 ocurrieron en dos áreas boscosas de la mina (Boca Colorado y Reserva Los Amigos; 1.4 ng MeHg g−1, 1.4% Hg como MeHg y 1,1 ng MeHg g−1, respectivamente, al 0,79 % de Hg (como MeHg). Dado que estos porcentajes de mercurio en forma de metilmercurio son comparables a otros lugares terrestres en todo el mundo (Fig. 4 complementaria), las altas concentraciones de metilmercurio parecen deberse a la alta entrada total de mercurio y al alto almacenamiento de mercurio total en el suelo, en lugar de la conversión neta de mercurio inorgánico disponible en metilmercurio (Figura complementaria 5).Nuestros resultados representan las primeras mediciones de metilmercurio en suelos cerca de la ASGM en la Amazonía peruana. De acuerdo con Otros estudios han informado una mayor producción de metilmercurio en paisajes inundados y áridos43,44 y esperamos concentraciones más altas de metilmercurio en los bosques cercanos a los humedales estacionales y permanentes que experimentancargas de mercurio similares.Aunque el metilmercurio Aún no se ha determinado si existe un riesgo de toxicidad para la vida silvestre terrestre cerca de las actividades de extracción de oro, pero estos bosques cercanos a las actividades de la ASGM pueden ser puntos críticos para la bioacumulación de mercurio en las redes alimentarias terrestres.
La implicación más importante y novedosa de nuestro trabajo es documentar el transporte de grandes cantidades de mercurio a los bosques adyacentes a la MAPE. Nuestros datos sugieren que este mercurio está disponible y se mueve a través de las redes alimentarias terrestres. Además, cantidades significativas de mercurio se almacenan en la biomasa y los suelos y es probable que se liberen con el cambio de uso de la tierra4 y los incendios forestales45,46. El sureste de la Amazonía peruana es uno de los ecosistemas biológicamente más diversos de taxones de vertebrados e insectos en la Tierra. Alta complejidad estructural dentro de bosques tropicales antiguos intactos. promueve la biodiversidad de aves48 y proporciona nichos para una amplia gama de especies que habitan en los bosques49. Como resultado, más del 50 % del área de Madre de Dios está designada como tierra protegida o reserva nacional50. La presión internacional para controlar la actividad ilegal de la ASGM en el La Reserva Nacional Tambopata ha crecido significativamente durante la última década, lo que ha dado lugar a una importante acción de cumplimiento (Operación Mercurio) por parte del gobierno peruano.en 2019. Sin embargo, nuestros hallazgos sugieren que la complejidad de los bosques que subyacen a la biodiversidad amazónica hace que la región sea altamente vulnerable a la carga y almacenamiento de mercurio en paisajes con mayores emisiones de mercurio relacionadas con la ASGM, lo que genera flujos globales de mercurio a través del agua.La medida más alta reportada de la cantidad se basa en nuestras estimaciones preliminares de flujos elevados de mercurio en la hojarasca en bosques intactos cerca de la MAPE. Si bien nuestras investigaciones se llevaron a cabo en bosques protegidos, el patrón de ingreso y retención elevados de mercurio se aplicaría a cualquier bosque primario antiguo. cerca de la actividad de la ASGM, incluidas las zonas de amortiguamiento, por lo que estos resultados son consistentes con los bosques protegidos y sin protección.Los bosques protegidos son similares. Por lo tanto, los riesgos de la ASGM para los paisajes con mercurio no solo están relacionados con la importación directa de mercurio a través de emisiones atmosféricas, derrames y relaves, sino también con la capacidad del paisaje para capturar, almacenar y convertir el mercurio en mercurio más biodisponible. formulariosrelacionado con el metilmercurio potencial, que muestra efectos diferenciales en las reservas mundiales de mercurio y la vida silvestre terrestre según la cubierta forestal cercana a la minería.
Al secuestrar el mercurio atmosférico, los bosques intactos cerca de la minería de oro artesanal y en pequeña escala pueden reducir los riesgos del mercurio para los ecosistemas acuáticos cercanos y los reservorios atmosféricos globales de mercurio. ecosistemas a través de incendios forestales, escapes y/o escorrentías45, 46, 51, 52, 53. En la Amazonía peruana se utilizan anualmente unas 180 toneladas de mercurio en la MAPE54, de las cuales cerca de una cuarta parte se emite a la atmósfera55, dada la Concesión de Conservación en Los Amigos. Esta área es aproximadamente 7.5 veces el área total de tierras protegidas y reservas naturales en la región de Madre de Dios (alrededor de 4 millones de hectáreas), que tiene la mayor proporción de tierras protegidas en cualquier otra provincia peruana, y estas grandes extensiones de tierras forestales intactas.Parcialmente fuera del radio de deposición de la MAPE y el mercurio. Por lo tanto, el secuestro de mercurio en bosques intactos no es suficiente para evitar que el mercurio derivado de la MAPE ingrese a los depósitos de mercurio atmosférico regionales y globales, lo que sugiere la importancia de reducir las emisiones de mercurio de la MAPE. El destino de grandes cantidades de el mercurio almacenado en los sistemas terrestres está influenciado en gran medida por las políticas de conservación. Las decisiones futuras sobre cómo gestionar los bosques intactos, especialmente en áreas cercanas a la actividad de la ASGM, tienen implicaciones para la movilización y la biodisponibilidad del mercurio ahora y en las próximas décadas.
Incluso si los bosques pudieran secuestrar todo el mercurio liberado en los bosques tropicales, no sería una panacea para la contaminación por mercurio, ya que las cadenas alimentarias terrestres también pueden ser vulnerables al mercurio. Sabemos muy poco sobre las concentraciones de mercurio en la biota dentro de estos bosques intactos, pero estos primeros las mediciones de los depósitos terrestres de mercurio y de metilmercurio en el suelo sugieren que los altos niveles de mercurio en el suelo y el alto contenido de metilmercurio pueden aumentar la exposición de quienes viven en estos bosques.Riesgos para los consumidores de alto grado nutricional.Los datos de estudios previos sobre la bioacumulación de mercurio terrestre en bosques templados han encontrado que las concentraciones de mercurio en la sangre de las aves se correlacionan con las concentraciones de mercurio en los sedimentos, y los pájaros cantores que comen alimentos derivados completamente de la tierra pueden exhibir concentraciones de mercurio Elevado 56,57. La exposición elevada al mercurio en los pájaros cantores está asociada con rendimiento y éxito reproductivos reducidos, supervivencia reducida de las crías, desarrollo deteriorado, cambios de comportamiento, estrés fisiológico y mortalidad58,59. Si este modelo es cierto para la Amazonía peruana, los altos flujos de mercurio que ocurren en los bosques intactos podrían conducir a altas concentraciones de mercurio en las aves y otra biota, con posibles efectos adversos. Esto es especialmente preocupante porque la región es un punto crítico de biodiversidad global60. Estos resultados subrayan la importancia de prevenir la minería de oro artesanal y en pequeña escala dentro de las áreas protegidas nacionales y las zonas de amortiguamiento que las rodean. ellos.Formalización de las actividades de la ASGMes15,16 puede ser un mecanismo para asegurar que las tierras protegidas no sean explotadas.
Para evaluar si el mercurio depositado en estas áreas boscosas está ingresando a la red alimentaria terrestre, medimos las plumas de la cola de varios pájaros cantores residentes de la Reserva Los Amigos (afectada por la minería) y la Estación Biológica Cocha Cashu (aves viejas no afectadas).concentración total de mercurio.bosque de crecimiento), a 140 km de nuestro sitio de muestreo de Bokamanu río arriba. El patrón persistió independientemente de los hábitos de alimentación, ya que nuestra muestra incluía al anti-comedor del sotobosque Myrmotherula axillaris, el anti-comedor seguido de hormigas Phlegopsis nigromaculata, y el frugívoro Pipra fasciicauda (1.8 [n = 10] vs. 0.9 μg g-1 [n = 2], 4,1 [n = 10] vs 1,4 μg g-1 [n = 2], 0,3 [n = 46] vs 0,1 μg g-1 [n = 2]). De las 10 Phlegopsis nigromaculata de los individuos muestreados en Los Amigos, 3 excedieron EC10 (concentración efectiva para una reducción del 10% en el éxito reproductivo), 3 excedieron EC20, 1 excedió EC30 (ver criterios de EC en Evers58), y ningún individuo Cocha Cualquier especie de Cashu excedió EC10. Estos resultados preliminares hallazgos, con concentraciones promedio de mercurio 2-3 veces más altas en pájaros cantores de bosques protegidos adyacentes a la actividad de ASGM,y concentraciones individuales de mercurio hasta 12 veces más altas, plantean preocupaciones de que la contaminación por mercurio de la ASGM pueda ingresar a las redes alimentarias terrestres.grado de preocupación considerable. Estos resultados subrayan la importancia de prevenir la actividad de la ASGM en los parques nacionales y sus zonas de amortiguamiento circundantes.
Los datos se recopilaron en las Concesiones de Conservación Los Amigos (n = 10 para Myrmotherula axillaris [invertívoro del sotobosque] y Phlegopsi nigromaculata [invertívoro seguidor de hormigas], n = 46 para Pipra fasciicauda [frugívoro]; símbolo del triángulo rojo) y lugares remotos en Cocha Estación biológica de Kashu (n = 2 por especie; símbolos de círculo verde). Se muestra que las concentraciones efectivas (CE) reducen el éxito reproductivo en un 10 %, 20 % y 30 % (ver Evers58). Fotografías de aves modificadas de Schulenberg65.
Desde 2012, la extensión de la ASGM en la Amazonía peruana ha aumentado en más del 40 % en áreas protegidas y 2,25 o más en áreas no protegidas. El uso continuado de mercurio en la minería de oro artesanal y en pequeña escala puede tener efectos devastadores en la vida silvestre. que habitan estos bosques. Incluso si los mineros dejan de usar mercurio de inmediato, los efectos de este contaminante en los suelos pueden durar siglos, con el potencial de aumentar las pérdidas por deforestación e incendios forestales61,62. Por lo tanto, la contaminación por mercurio de la ASGM puede tener efectos duraderos. efectos sobre la biota de bosques intactos adyacentes a la ASGM, riesgos actuales y riesgos futuros a través de liberaciones de mercurio en bosques primarios con el mayor valor de conservación.y reactivación para maximizar el potencial de contaminación. Nuestro hallazgo de que la biota terrestre puede estar en un riesgo considerable de contaminación por mercurio a partir de la MAPE debería dar un mayor impulso a los esfuerzos continuos para reducir las liberaciones de mercurio de la MAPE. Estos esfuerzos incluyen una variedad de enfoques, desde la captura de mercurio relativamente simple sistemas de destilación a inversiones económicas y sociales más desafiantes que formalicen la actividad y reduzcan los incentivos económicos para la ASGM ilegal.
Tenemos cinco estaciones dentro de los 200 km del río Madre de Dios. Seleccionamos los sitios de muestreo en función de su proximidad a la actividad intensiva de la MAPE, aproximadamente 50 km entre cada sitio de muestreo, accesible a través del río Madre de Dios (Fig. 2A). Tenemos Seleccionamos dos sitios sin minería (Boca Manu y Chilive, aproximadamente a 100 y 50 km de la MAPE, respectivamente), en lo sucesivo denominados “sitios remotos”. Seleccionamos tres sitios dentro del área minera, en lo sucesivo denominados “Sitios Mineros”, dos sitios mineros en bosque secundario cerca de los pueblos de Boca Colorado y Laberinto, y un sitio minero en bosque primario intacto. Concesiones de Protección de Los Amigos. Tenga en cuenta que en los sitios Boca Colorado y Laberinto en esta área minera, el vapor de mercurio liberado de la combustión de amalgama de mercurio y oro es frecuente, pero se desconoce la ubicación exacta y la cantidad, ya que estas actividades suelen ser ilegales y clandestinas;combinaremos minería y mercurio La combustión de aleaciones se conoce colectivamente como "actividad de MAPE". debajo de las copas de los árboles (áreas forestales), se instalaron muestreadores de sedimentos en cinco sitios y en enero de 2019) para recolectar deposición húmeda (n = 3) y caída de penetración (n = 4), respectivamente. Se recolectaron muestras de precipitación durante cuatro semanas en el seca y de dos a tres semanas en la temporada de lluvias. Durante el segundo año de muestreo de la temporada seca (julio y agosto de 2019), instalamos colectores (n = 4) en seis parcelas de bosque adicionales en Los Amigos durante cinco semanas, con base en la altas tasas de deposición medidas en el primer año. Hay un total de 7 parcelas de bosque y 1 parcela de deforestación para Los Amigos. La distancia entre parcelas fue de 0,1 a 2,5 km. Recolectamos un punto de referencia GPS por parcela utilizando un GPS de mano Garmin.
Implementamos muestreadores pasivos de aire para mercurio en cada una de nuestras cinco ubicaciones durante la temporada seca de 2018 (julio-agosto de 2018) y la temporada de lluvias de 2018 (diciembre de 2018-enero de 2019) durante dos meses (PAS). Se implementó un muestreador PAS por sitio durante la estación seca y se desplegaron dos muestreadores PAS durante la estación lluviosa. PAS (desarrollado por McLagan et al. 63) recolecta mercurio elemental gaseoso (GEM) por difusión pasiva y adsorción en un sorbente de carbono impregnado de azufre (HGR-AC) a través de una barrera de difusión Radiello©. La barrera de difusión de PAS actúa como barrera contra el paso de especies de mercurio orgánico gaseoso;por lo tanto, solo GEM se adsorbe en carbono 64. Utilizamos bridas de plástico para sujetar el PAS a un poste a aproximadamente 1 m del suelo. Todas las muestras se sellaron con parafilm o se almacenaron en bolsas de plástico de doble capa resellables antes y después del despliegue. blanco de campo recolectado y blanco de viaje PAS para evaluar la contaminación introducida durante el muestreo, el almacenamiento en el campo, el almacenamiento en el laboratorio y el transporte de la muestra.
Durante el despliegue de los cinco sitios de muestreo, colocamos tres colectores de precipitación para análisis de mercurio y dos colectores para otros análisis químicos, y cuatro colectores de paso para análisis de mercurio en el sitio de deforestación.colector y dos colectores para otros análisis químicos. Los colectores están a un metro de distancia entre sí. Tenga en cuenta que si bien tenemos una cantidad constante de colectores instalados en cada sitio, durante algunos períodos de recolección tenemos tamaños de muestra más pequeños debido a inundaciones en el sitio, humanos interferencia con los colectores y fallas en la conexión entre la tubería y las botellas de recolección. En cada sitio de bosque y deforestación, un colector para el análisis de mercurio contenía una botella de 500 mL, mientras que el otro contenía una botella de 250 mL;todos los demás colectores para análisis químico contenían una botella de 250 ml. Estas muestras se mantuvieron refrigeradas hasta que no se congelaron, luego se enviaron a los Estados Unidos en hielo y luego se mantuvieron congeladas hasta el análisis. El colector para el análisis de mercurio consta de un embudo de vidrio pasado a través de un nuevo tubo de polímero de bloque de estireno-etileno-butadieno-estireno (C-Flex) con una nueva botella de tereftalato de polietileno Ester copoliéster glicol (PETG) con un bucle que actúa como una barrera de vapor. En el momento del despliegue, todas las botellas de PETG de 250 ml se acidificaron con 1 ml de ácido clorhídrico (HCl) de grado de metal traza y todas las botellas de PETG de 500 ml se acidificaron con 2 ml de HCl de grado de metal traza. un lazo que actúa como un bloqueo de vapor. Todos los embudos de vidrio, embudos de plástico y botellas de polietileno se lavaron con ácido antes del despliegue. Recolectamos muestras usando el protocolo de manos limpias-manos sucias (método EPA 1669), mantuvimos samlas muestras lo más frías posible hasta su regreso a los Estados Unidos, y luego se almacenan las muestras a 4 °C hasta el análisis. Los estudios anteriores que utilizan este método han mostrado recuperaciones del 90-110 % para los blancos de laboratorio por debajo del límite de detección y picos estándar37.
En cada uno de los cinco sitios, recolectamos hojas como hojas de dosel, tomamos muestras de hojas, hojarasca fresca y hojarasca a granel utilizando el protocolo manos limpias-manos sucias (método 1669 de la EPA). Todas las muestras se recolectaron bajo una licencia de recolección de SERFOR. , Perú, e importado a los Estados Unidos bajo una licencia de importación del USDA. Recolectamos hojas del dosel de dos especies de árboles encontradas en todos los sitios: una especie de árbol emergente (Ficus insipida) y un árbol de tamaño mediano (Inga feuilleei). Recolectamos hojas de las copas de los árboles usando la honda Notch Big Shot durante la temporada seca de 2018, la temporada de lluvias de 2018 y la temporada seca de 2019 (n = 3 por especie). Recolectamos muestras de hojas (n = 1) recolectando hojas de cada parcela de ramas a menos de 2 m sobre el suelo durante la temporada seca de 2018, la temporada de lluvias de 2018 y la temporada seca de 2019. En 2019, también recolectamos muestras de hojas (n = 1) de 6 parcelas forestales adicionales en Los Amigos. camada fresca (“camada a granel”) en cestas forradas con malla de plástico(n = 5) durante la temporada de lluvias de 2018 en los cinco sitios del bosque y durante la temporada seca de 2019 en la parcela Los Amigos (n = 5). Tenga en cuenta que si bien instalamos una cantidad constante de canastas en cada sitio, durante algunos períodos de recolección , el tamaño de nuestra muestra fue más pequeño debido a la inundación del sitio y la interferencia humana con los recolectores. Todos los cestos de basura se colocan a menos de un metro del colector de agua. la estación seca de 2019. Durante la estación seca de 2019, también recolectamos una gran cantidad de basura en todas nuestras parcelas de Los Amigos. Refrigeramos todas las muestras de hojas hasta que pudieron congelarse usando un congelador, luego las enviamos a los EE. UU. en hielo, y luego almacenados congelados hasta su procesamiento.
Recolectamos muestras de suelo por triplicado (n = 3) de los cinco sitios (abiertos y con dosel) y la parcela Los Amigos durante la estación seca de 2019 durante los tres eventos estacionales. Todas las muestras de suelo se recolectaron dentro de un metro del colector de precipitación. recolectamos muestras de suelo como tierra vegetal debajo de la capa de hojarasca (0–5 cm) usando un muestreador de suelo. Además, durante la estación seca de 2018, recolectamos núcleos de suelo de hasta 45 cm de profundidad y los dividimos en cinco segmentos de profundidad. En Laberinto, pudimos recolecte solo un perfil de suelo porque el nivel freático está cerca de la superficie del suelo. Recolectamos todas las muestras usando el protocolo de manos limpias-manos sucias (Método EPA 1669). Refrigeramos todas las muestras de suelo hasta que pudieron congelarse usando un congelador, luego las enviamos en hielo a los Estados Unidos, y luego almacenados congelados hasta su procesamiento.
Use nidos de niebla colocados al amanecer y al anochecer para atrapar aves durante las horas más frescas del día. En la Reserva Los Amigos, colocamos cinco nidos de niebla (1.8 × 2.4) en nueve ubicaciones. En la Bioestación Cocha Cashu, colocamos 8 a 10 nidos de niebla (12 x 3,2 m) en 19 ubicaciones. En ambos sitios, recolectamos la primera pluma central de la cola de cada ave, o si no, la siguiente pluma más antigua. Almacenamos las plumas en bolsas Ziploc limpias o sobres manila con silicona. registros fotográficos y medidas morfométricas para identificar especies según Schulenberg65. Ambos estudios fueron apoyados por SERFOR y con permiso del Consejo de Investigación Animal (IACUC). Al comparar las concentraciones de Hg en plumas de aves, examinamos aquellas especies cuyas plumas fueron colectadas en la Concesión de Conservación Los Amigos y la Estación Biológica Cocha Cashu (Myrmotherula axillaris, Phlegopsis nigromaculata, Pipra fasciicauda).
Para determinar el índice de área foliar (LAI), los datos LIDAR se recopilaron utilizando el Laboratorio aéreo no tripulado GatorEye, un sistema aéreo no tripulado de fusión de sensores (consulte www.gatoreye.org para obtener más detalles, también disponible mediante el enlace "2019 Peru Los Friends" de junio). ) 66. El lidar se recolectó en Los Amigos Conservation Conservation en junio de 2019, con una altitud de 80 m, una velocidad de vuelo de 12 m/s y una distancia de 100 m entre rutas adyacentes, por lo que la tasa de cobertura de desviación lateral alcanzó 75 %. La densidad de puntos distribuidos en el perfil vertical del bosque supera los 200 puntos por metro cuadrado. El área de vuelo se superpone con todas las áreas de muestreo en Los Amigos durante la estación seca de 2019.
Cuantificamos la concentración total de Hg de los GEM recolectados con PAS mediante desorción térmica, fusión y espectroscopia de absorción atómica (Método 7473 de la USEPA) usando un instrumento Hydra C (Teledyne, CV-AAS). Calibramos CV-AAS usando el Instituto Nacional de Estándares and Technology (NIST) Standard Reference Material 3133 (solución estándar de Hg, 10,004 mg g-1) con un límite de detección de 0,5 ng Hg. Realizamos una verificación de calibración continua (CCV) con NIST SRM 3133 y estándares de control de calidad (QCS) con NIST 1632e (carbón bituminoso, 135,1 mg g-1). Dividimos cada muestra en un bote diferente, la colocamos entre dos capas delgadas de polvo de carbonato de sodio (Na2CO3) y la cubrimos con una capa delgada de hidróxido de aluminio (Al(OH) 3) polvo67. Medimos el contenido total de HGR-AC de cada muestra para eliminar cualquier falta de homogeneidad en la distribución de Hg en el sorbente HGR-AC. Por lo tanto, calculamos la concentración de mercurio para cada muestra en función de la suma del mercurio total medido por cada buque y elcontenido completo de sorbente HGR-AC en el PAS. Dado que solo se recolectó una muestra de PAS de cada sitio para las mediciones de concentración durante la estación seca de 2018, el control y la garantía de calidad del método se realizaron agrupando muestras con procedimientos de monitoreo en blanco, estándares internos y matriz -criterios coincidentes. Durante la temporada de lluvias de 2018, repetimos las mediciones de las muestras de PAS. Los valores se consideraron aceptables cuando la diferencia porcentual relativa (RPD) del CCV y las mediciones de los estándares coincidentes de matriz estaban dentro del 5 % de lo aceptable y todos los blancos de procedimiento estaban por debajo del límite de detección (BDL). Calculamos el mercurio total corregido por blanco medido en PAS utilizando concentraciones determinadas a partir de blancos de campo y de viaje (0,81 ± 0,18 ng g-1, n = 5). Calculamos GEM concentraciones utilizando la masa total corregida en blanco de mercurio adsorbido dividida por el tiempo de despliegue y la tasa de muestreo (cantidad de aire para eliminar el mercurio gaseoso por unidad de tiempo;0.135 m3 día-1)63,68, ajustado por temperatura y viento de World Weather Online Mediciones promedio de temperatura y viento obtenidas para la región de Madre de Dios68. El error estándar reportado para las concentraciones de GEM medidas se basa en el error de un estándar externo ejecutar antes y después de la muestra.
Analizamos muestras de agua para determinar el contenido total de mercurio por oxidación con cloruro de bromo durante al menos 24 horas, seguido de reducción de cloruro estannoso y análisis de purga y trampa, espectroscopia de fluorescencia atómica con vapor frío (CVAFS) y separación por cromatografía de gases (GC) (método EPA) 1631 del Tekran 2600 Automatic Total Mercury Analyzer, Rev. E). Realizamos CCV en las muestras de la estación seca de 2018 usando estándares de mercurio acuoso certificados por Ultra Scientific (10 μg L-1) y verificación de calibración inicial (ICV) usando material de referencia certificado por NIST 1641D (mercurio en agua, 1,557 mg kg-1) ) con un límite de detección de 0,02 ng L-1. Para las muestras de la estación húmeda de 2018 y la estación seca de 2019, utilizamos el estándar de mercurio total de Brooks Rand Instruments (1,0 ng L-1 ) para calibración y CCV y SPEX Centriprep espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS) multielemento para solución ICV estándar 2 A con un límite de detección de 0,5 ng L-1. Todos los estándares se recuperaron dentro del 15 % de los valores aceptables.Los blancos d, los blancos de digestión y los blancos analíticos son todos BDL.
Congelamos muestras de suelo y hojas durante cinco días. Homogeneizamos las muestras y analizamos el mercurio total mediante descomposición térmica, reducción catalítica, fusión, desorción y espectroscopia de absorción atómica (método EPA 7473) en un analizador de mercurio directo Milestone (DMA -80). Para las muestras de la estación seca de 2018, realizamos pruebas DMA-80 utilizando NIST 1633c (cenizas volantes, 1005 ng g-1) y el material de referencia certificado MESS-3 del Consejo Nacional de Investigación de Canadá (sedimento marino, 91 ng g -1).Calibración.Utilizamos NIST 1633c para CCV y MS y MESS-3 para QCS con un límite de detección de 0,2 ng Hg. Para las muestras de la estación húmeda de 2018 y la estación seca de 2019, calibramos el DMA-80 utilizando el estándar de mercurio total de Brooks Rand Instruments (1,0 ng L-1). Usamos el material de referencia estándar NIST 2709a (suelo de San Joaquín, 1100 ng g-1) para CCV y MS y DORM-4 (proteína de pescado, 410 ng g-1) para QCS con un límite de detección de 0.5 ng Hg. Para todas las temporadas, analizamos todas las muestras por duplicado y aceptamos valores cuando el RPD entre las dos muestras estaba dentro del 10%. Las recuperaciones promedio para todos los estándares y picos de matriz estaban dentro del 10% de los valores aceptables, y todos los BDL.Todas las concentraciones reportadas son peso seco.
Analizamos el metilmercurio en muestras de agua de las tres actividades estacionales, muestras de hojas de la estación seca de 2018 y muestras de suelo de las tres actividades estacionales. Extrajimos muestras de agua con ácido sulfúrico de grado traza durante al menos 24 h,69 hojas digeridas con 2 % de hidróxido de potasio en metanol durante al menos 48 h a 55 °C durante al menos 70 h, y suelo digerido por microondas con ácido HNO3 de grado metal traza71,72.Analizamos las muestras de la estación seca de 2018 mediante la etilación del agua con tetraetilborato de sodio, purga y trampa, y CVAFS en un espectrómetro Tekran 2500 (método 1630 de la EPA). un límite de detección del método de 0,2 ng L-1. Analizamos las muestras de la estación seca de 2019 usando tetraetilborato de sodio para la etilación, purga y trampa del agua, CVAFS, GC e ICP-MS en un Agilent 770 (método EPA 1630)73. Usamos Estándares de metilmercurio de Brooks Rand Instruments (1 ng L−1) para calibración y CCV con un límite de detección del método de 1 pg. Todos los estándares se recuperaron dentro del 15 % de los valores aceptables para todas las estaciones y todos los blancos fueron BDL.
En nuestro Laboratorio de Toxicología del Instituto de Biodiversidad (Portland, Maine, EE. UU.), el límite de detección del método fue de 0,001 μg g-1. Calibramos DMA-80 usando DOLT-5 (hígado de cazón, 0,44 μg g-1), CE-464 (5,24 μg g-1) y NIST 2710a (suelo de Montana, 9,888 μg g-1). Usamos DOLT-5 y CE-464 para CCV y QCS. Las recuperaciones promedio para todos los estándares estuvieron dentro del 5 % de los valores aceptables, y todos los espacios en blanco fueron BDL. Todas las repeticiones estaban dentro del 15% RPD. Todas las concentraciones de mercurio total en plumas informadas son peso fresco (fw).
Usamos filtros de membrana de 0,45 μm para filtrar muestras de agua para análisis químicos adicionales. Analizamos muestras de agua para detectar aniones (cloruro, nitrato, sulfato) y cationes (calcio, magnesio, potasio, sodio) mediante cromatografía iónica (método EPA 4110B) [USEPA, 2017a] usando un cromatógrafo de iones Dionex ICS 2000. Todos los estándares se recuperaron dentro del 10 % de los valores aceptables y todos los blancos eran BDL. Usamos el Thermofisher X-Series II para analizar elementos traza en muestras de agua mediante espectrometría de masas de plasma de acoplamiento inductivo. Instrumento Los estándares de calibración se prepararon por dilución en serie del estándar de agua certificado NIST 1643f. Todos los espacios en blanco son BDL.
Todos los flujos y charcos informados en el texto y las figuras usan valores de concentración promedio para las estaciones seca y lluviosa. Consulte la Tabla complementaria 1 para obtener estimaciones de charcos y flujos (flujos anuales promedio para ambas estaciones) usando las concentraciones mínimas y máximas medidas durante el estaciones secas y lluviosas. Calculamos los flujos de mercurio de los bosques de la Concesión de Conservación Los Amigos como la entrada de mercurio sumada a través de la gota y la hojarasca. y disponible de ACCA a pedido), calculamos que la precipitación anual acumulada promedio durante la última década (2009-2018) fue de aproximadamente 2500 mm año-1. Tenga en cuenta que en el año calendario 2018, la precipitación anual está cerca de este promedio ( 2468 mm), mientras que los meses más lluviosos (enero, febrero y diciembre) representan aproximadamente la mitad de la precipitación anual (1288 mm de 2468 mm).Por lo tanto, usamos el promedio de las concentraciones de las estaciones húmeda y seca en todos los cálculos de flujo y charco. Esto también nos permite considerar no solo la diferencia en la precipitación entre las estaciones húmeda y seca, sino también la diferencia en los niveles de actividad de la MAPE entre estas dos temporadas. los valores de la literatura de los flujos anuales de mercurio informados de los bosques tropicales varían entre la expansión de las concentraciones de mercurio de las estaciones seca y lluviosa o solo de las estaciones secas, al comparar nuestros flujos calculados con los valores de la literatura, comparamos directamente nuestros flujos de mercurio calculados, mientras que otro estudio tomó muestras tanto en la estación seca como en la húmeda, y reestimamos nuestros flujos usando solo las concentraciones de mercurio de la estación seca cuando otro estudio tomó muestras solo en la estación seca (p. ej., 74).
Para determinar el contenido total anual de mercurio de la lluvia, la lluvia a granel y la hojarasca en Los Amigos, usamos la diferencia entre la estación seca (promedio de todos los sitios de Los Amigos en 2018 y 2019) y la estación lluviosa (promedio de 2018) promedio total concentración de mercurio. Para las concentraciones totales de mercurio en otros lugares, se usaron las concentraciones promedio entre la temporada seca de 2018 y la temporada de lluvias de 2018. Para las cargas de metilmercurio, usamos datos de la temporada seca de 2018, el único año en el que se midió el metilmercurio. Para estimar los flujos de mercurio en la hojarasca, utilizamos estimaciones bibliográficas de las tasas de basura y las concentraciones de mercurio recolectadas de las hojas en los cestos de basura en 417 g m-2 año-1 en la Amazonía peruana. Para la acumulación de Hg en el suelo en los 5 cm superiores del suelo, utilizamos el Hg total del suelo medido (estaciones secas de 2018 y 2019, temporada de lluvias de 2018) y las concentraciones de MeHg en la temporada seca de 2018, con una densidad aparente estimada de 1,25 g cm-3 en la Amazonía brasileña75. Solo podemos pRealice estos cálculos presupuestarios en nuestro sitio de estudio principal, Los Amigos, donde se dispone de conjuntos de datos de lluvia a largo plazo y donde la estructura forestal completa permite el uso de estimaciones de hojarasca recolectadas previamente.
Procesamos líneas de vuelo lidar utilizando el flujo de trabajo de posprocesamiento multiescala GatorEye, que calcula automáticamente nubes de puntos combinadas limpias y productos ráster, incluidos modelos digitales de elevación (DEM) con una resolución de 0,5 × 0,5 m. Usamos DEM y nubes de puntos lidar limpias (WGS-84, UTM 19S Meters) como entrada al flujo de trabajo GatorEye Leaf Area Density (G-LAD), que calcula las estimaciones calibradas del área foliar para cada vóxel (m3) (m2) en el suelo en la parte superior del dosel con una resolución de 1 × 1 × 1 m, y el LAI derivado (suma de LAD dentro de cada columna vertical de 1 × 1 m). Luego se extrae el valor LAI de cada punto GPS graficado.
Realizamos todos los análisis estadísticos con el software estadístico R versión 3.6.176 y todas las visualizaciones con ggplot2. Realizamos pruebas estadísticas con un alfa de 0,05. La relación entre dos variables cuantitativas se evaluó con la regresión de mínimos cuadrados ordinarios. Realizamos comparaciones entre sitios con el prueba no paramétrica de Kruskal y prueba de Wilcox por parejas.
Todos los datos incluidos en este manuscrito se pueden encontrar en la Información Suplementaria y archivos de datos asociados. La Conservación Amazónica (ACCA) proporciona datos de precipitación a pedido.
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Hora de publicación: 24-feb-2022