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南半球での小規模な金採掘からの水銀排出量は、世界最大の水銀源として石炭の燃焼を上回っています。私たちは、金の職人による採掘の影響を大きく受けたペルーのアマゾンでの水銀の堆積と貯留を調べています。金鉱山は、大気、キャノピーの葉、および土壌中の総水銀およびメチル水銀の上昇とともに、非常に高い水銀投入量を受け取りました。我々は、アマゾンの最も保護され生物多様性が豊富な地域のいくつかで、土壌、バイオマス、常駐の鳴き鳥にかなりの水銀が蓄積していることを記録しており、水銀汚染がこれらの熱帯生態系における現代および将来の保全努力をどのように制約するかについて重要な問題を提起している. .
熱帯雨林の生態系にとってますます大きな課題となっているのは、職人による小規模金採掘 (ASGM) です。この形態の金採掘は、多くの場合非公式または違法に 70 か国以上で行われており、世界の金生産量の約 20% を占めています1。地域社会にとって重要な生計手段であるが、それは広範な森林伐採 2,3、森林の池への大規模な転用 4、近くの河川の高い堆積物含有量 5,6 をもたらし、地球大気への主要な貢献者である 水銀 (Hg) 排出の放出と最大の淡水水銀の供給源 7. 多くの強化された ASGM サイトは、世界的な生物多様性のホットスポットにあり、その結果、多様性の損失 8、影響を受けやすい種 9 および人間の損失 10,11,12 および頂点捕食者 13, 14 が水銀にさらされています。推定 675 ～ 1000 トンのHg yr-1 は、毎年 ASGM の操業によって揮発し、地球の大気中に放出されます7。職人による小規模な金採掘による大量の水銀の使用は、主要な供給源を変えました。しかし、これらの大気中の水銀排出の運命と、ASGM の影響を受けた景観におけるそれらの沈着と蓄積のパターンについてはほとんど知られていない。
水銀に関する国際水俣条約は 2017 年に発効し、第 7 条は特に職人による小規模な金採掘からの水銀排出に対処しています。これは、国連環境計画 (UNEP) グローバル水銀パートナーシップ、国際連合工業開発機関 (UNIDO)、および NGO などのグループによる奨励の努力にもかかわらずです。 2021 年にこの記事を書いている時点で、ペルーを含む 132 か国が水俣条約に署名しており、ASGM 関連の水銀排出削減に具体的に対処するための国家行動計画の策定を開始しています。社会経済的要因と環境ハザードを考慮して、包括的、持続可能、そして全体論的であること15,16,17,18。環境中の水銀の影響に対処するための現在の計画は、アマルガム燃焼の近くに住む鉱山労働者や人々、捕食魚を大量に消費するコミュニティが関与する、水生生態系の近くでの手掘り小規模金採掘に関連する水銀リスクに焦点を当てています。アマルガムの燃焼による水銀蒸気の吸入、魚の摂取による食事による水銀曝露、および水生食物網における水銀生物蓄積は、アマゾンを含むほとんどの ASGM 関連の科学的研究の焦点となっています。以前の研究 (例えば、Lodenius と Malm19 を参照)。
陸生生態系も ASGM からの水銀暴露の危険にさらされています。 GEM として ASGM から放出された大気中の Hg は、3 つの主要なルートを通じて陸地の景観に戻ることができます 20 (図 1): GEM は大気中の粒子に吸着され、表面;GEM は植物に直接吸収され、その組織に組み込まれます。最後に、GEM は Hg(II) 種に酸化され、乾式沈着、大気粒子への吸着、または雨水への同伴が可能です。湿性沈着は、オープン スペースで収集された堆積物中の水銀フラックスによって決定できます。乾性沈着は、ごみ中の水銀フラックスと落下中の水銀フラックスの合計から降水中の水銀フラックスを引いたものとして決定できます。多くの研究ASGM 活動に近接した陸上および水生生態系における水銀の濃縮を記録している (例えば、Gerson et al. 22 の要約表を参照)。これはおそらく堆積水銀の流入と直接の水銀放出の両方の結果である. ASGM 付近の水銀沈着は、水銀 - 金アマルガムの燃焼による可能性があります。この水銀が地域の景観でどのように輸送されるか、および異なる沈着の相対的な重要性は不明です。ASGMの近くのすべての経路。
ガス状の元素水銀 (GEM; Hg0) として放出された水銀は、3 つの大気経路を介して景観に堆積する可能性があります。まず、GEM はイオン Hg (Hg2+) に酸化され、水滴に同伴され、葉の表面に湿ったまたは第二に、GEM は大気中の粒子状物質 (Hgp) を吸着することができます。これは、葉によって傍受され、傍受されたイオン性 Hg とともに滝を通って風景に洗い流されます。第三に、GEM は葉の組織に吸収され、Hg はGEM は拡散して土壌やごみに直接吸着することもあるが 77、これは陸上生態系への水銀侵入の主要経路ではないかもしれない。
ガス状の元素水銀濃度は、水銀排出源からの距離とともに減少すると予想されます.水銀が景観に沈着する3つの経路のうち2つ(落下とごみによる)は、植物表面との水銀の相互作用に依存するため、水銀が放出される速度も予測できます。影響のリスクは、北緯の北方林と温帯林での観察で示されているように、植生構造によって決定されます 23. しかし、ASGM 活動が熱帯地方で頻繁に発生することも認識しています。これらの生態系における水銀沈着経路の相対的な重要性は、特に北方林ではめったに観察されない水銀排出源に近い森林では、明確に定量化されていません。 (1) ガス状水銀元素濃度と沈着経路は、ASGM の近さおよび地域の林冠の葉面積指数によって変化するか?(2) 土壌水銀貯蔵は大気中の入力に関係があるか?(3) ASGM 近くの森林に生息する鳴き鳥の水銀生物蓄積が増加したという証拠はあるか?この研究は、ASGM 活動付近の水銀沈着入力と、樹冠被覆がこれらのパターンとどのように相関するかを初めて調査したものであり、ペルーのアマゾンの景観におけるメチル水銀 (MeHg) 濃度を測定した最初のものです。ペルー南東部のマドレ デ ディオス川の 200 キロメートルに沿った森林および森林伐採された生息地の葉、ごみ、土壌中の水銀とメチル水銀。大気中の水銀濃度（GEM）と湿性水銀沈着（多量の降水量）を駆動する要因。乾燥水銀沈着（浸透+ごみ）はtrに関連しているためee キャノピー構造 21,24 また、森林地域は、隣接する森林伐採地域よりも高い水銀投入量を持つと予想されます。これは、高い葉面積指数と水銀捕獲の可能性を考えると、1 つの点が特に懸念されます。無傷のアマゾンの森。鉱山の町の近くの森林に住む動物は、鉱山地域から遠く離れた場所に住む動物よりも水銀レベルが高かった.
私たちの調査は、ペルーのアマゾン南東部にあるマドレ デ ディオス州で行われました。この地域では、100,000 ヘクタール以上の森林が伐採され、保護された土地や国家保護区に隣接し、場合によってはその中にある漂砂 ASGM3 が形成されています。このアマゾン西部地域の河川沿いの採掘は、過去 10 年間で劇的に増加し25、金価格の高騰と、大洋横断ハイウェイを介した都市中心部への接続の増加により、今後も増加すると予想されます。 、ASGM からそれぞれ約 100 km および 50 km の場所) – 以下「リモート サイト」と呼びます – および採掘エリア内の 3 つのサイト – 以下「リモート サイト」採掘サイトと呼びます (図 2A)。ボカ・コロラドとラ・ベリントの町の近くの二次林に 1 つの採掘現場があり、ロス・アミーゴス自然保護区の無傷の原生林に 1 つの採掘現場があります。n 利権。鉱山のボカコロラドおよびラベリント鉱山では、水銀金アマルガムの燃焼から放出される水銀蒸気が頻繁に発生することに注意してください。採掘と水銀を組み合わせます 合金の燃焼は、総称して「ASGM 活動」と呼ばれます。各サイトでは、乾季と雨季の両方で、開墾地 (木本植物がまったくない森林伐採地域) と樹冠 (森林) の下に堆積物サンプラーを設置しました。合計 3 つの季節的イベント (それぞれ 1 ～ 2 か月続く) に対して) 湿性沈着と浸透降下が別々に収集され、GEM を収集するためにオープン スペースにパッシブ エアサンプラーが配置されました。最初の年に測定された速度に基づいて、ロス アミーゴスの 6 つの追加の森林区画にコレクターを設置しました。
5 つのサンプリング ポイントのマップは、黄色の円で示されています。2 つのサイト (ボカ マヌ、チリブ) は、職人による金の採掘から遠く離れた地域にあり、3 つのサイト (ロス アミーゴス、ボカ コロラド、ラベリント) は、採掘の影響を受ける地域にあります。 、採掘の町は青い三角形で示されています。この図は、採掘の影響を受けた典型的な遠隔地の森林と森林伐採地域を示しています。すべての図で、破線は 2 つの遠隔地 (左) と採掘の影響を受けた 3 つの地点 (右).B 2018 年の乾季 (サイトごとに n = 1 の独立したサンプル; 四角の記号) および雨季 (n = 2 の独立したサンプル; 四角の記号) の季節における各サイトのガス状水銀元素 (GEM) 濃度.C 総水銀濃度2018 年の乾季に森林 (緑の箱ひげ図) と森林破壊 (茶色の箱ひげ図) で収集された降水量。すべての箱ひげ図で、線は中央値を表し、箱は Q1 と Q3 を示し、ひげは四分位範囲の 1.5 倍を表します (n =森林サイトごとに 5 つの独立したサンプル、森林伐採サイトのサンプルごとに n = 4 つの独立したサンプル).D 2018 年の乾季に Ficus insipida と Inga feuillei のキャノピーから収集された葉の総水銀濃度 (左軸;それぞれ濃い緑色の四角形と薄緑色の三角形の記号) および地面の大量のごみから (右軸; オリーブ色の丸記号) .値は平均および標準偏差として示されています (生きた葉のサイトごとに n = 3 の独立したサンプル、 2018 年の乾季に森林 (緑色の箱ひげ図) および森林破壊 (茶色の箱ひげ図) 地域で収集された表土 (上部 0-5 cm) の総水銀濃度 (サイトごとに n = 3 の独立したサンプル) ).他の季節のデータは、図 1.S1 と S2 に示されています。
大気中の水銀濃度 (GEM) は、ASGM 活動周辺、特に水銀金アマルガムを燃やしている町周辺で高い値を示し、活発な採鉱地域から離れた地域で低い値を示し、我々の予測と一致していました (図 2B)。遠隔地の GEM 濃度は、南半球の世界平均バックグラウンド濃度約 1 ng m-326 を下回っています。対照的に、3 つの鉱山すべての GEM 濃度は、遠隔地の鉱山よりも 2 ～ 14 倍高く、近くの鉱山の濃度 (最大 10.9 ng m-3) は、都市部および都市部の値に匹敵し、米国、中国および韓国の工業地帯の値を超えることもありました 27. マドレ デ ディオスのこの GEM パターンは、水銀-金アマルガムの燃焼と一致しています。この辺境のアマゾン地域における大気中の水銀上昇の主な発生源です。
開墾地の GEM 濃度は採鉱地への近さを追跡したが、浸透する滝の総水銀濃度は採掘地への近さと林冠構造に依存していた.採掘地域内の手付かずの成熟した森林における水銀濃度 (図 2C)。Los Amigos Conservation Conservation は乾季の全水銀の平均濃度が最も高く (範囲: 18-61 ng L-1)、文献で報告されており、同等であった。辰砂の採掘や工業用石炭の燃焼によって汚染された場所で測定されたレベルまで。違い、中国の貴州省で 28.私たちの知る限り、これらの値は、乾季と雨季の水銀濃度と降水量 (71 µg m-2 yr-1; 補足表 1) を使用して計算された最大年間スループット水銀フラックスを表しています。他の 2 つの採掘現場では、遠隔地と比較して総水銀のレベルが上昇していませんでした (範囲: 8-31 ng L-1; 22-34 µg m-2 yr-1)。Hg を除いて、アルミニウムとマンガンは、おそらく採掘関連の開墾により、採掘地域での処理量が増加しました。測定された他のすべての主要元素および微量元素は、採鉱地域と遠隔地の間で変化しませんでした (補足データファイル 1)。この発見は、葉の水銀動態 29 および ASGM アマルガム燃焼と一致し、浸透する落下の水銀の主な発生源として、浮遊粉塵ではありませんでした。 .
植物の葉は、粒子状およびガス状の水銀の吸着剤として機能するだけでなく、GEM を組織に直接吸収して統合することができます 30,31。 -0.22 µg g−1) は、3 つの採掘現場すべての生きているキャノピーの葉で測定され、北米、ヨーロッパ、アジアの温帯林、北方林、高山林、および南米の他のアマゾンの森林で公表されている値を超えていました。南アメリカにあります。遠隔地および近距離の点源 32, 33, 34.濃度は、中国の亜熱帯混交林およびブラジルの大西洋岸森林で報告されている葉面水銀に匹敵する(図 2D)32,33,34.GEM モデルに従うと、最も高い大量のごみとキャノピーの葉の総水銀濃度は、採鉱地域内の二次林で測定されました.しかし、推定された廃棄水銀フラックスは、ロスアミーゴス鉱山の無傷の一次林で最も高く、おそらく廃棄物の量が多いためです.ごみで測定された水銀 (雨季と乾季の平均) によるペルーのアマゾン 35 を報告しました (図 3A)。
データは、森林伐採エリア A と森林伐採エリア B に示されています。ロス アミーゴスの森林伐採エリアは、総土地のごく一部を構成するフィールド ステーションの開墾地です。フラックスは矢印で示され、µg m-2 yr-1 として表されます。土壌の上部 0 ～ 5 cm、プールは円として示され、μg m-2 で表されます。パーセンテージは、プール内に存在する水銀のパーセンテージまたはメチル水銀の形でのフラックスを表します。乾季間の平均濃度 (2018 年と 2019 年)水銀負荷のスケールアップ推定のために、降雨、大量降水、および散水による総水銀の雨季（2018）。メチル水銀データは、それが測定された唯一の年である2018年の乾季に基づいています。プーリングとフラックスの計算に関する情報 C Los Amigos Conservation Conservation の 8 つのプロットにおける総水銀濃度と葉面積指数の関係。通常の最小二乗回帰に基づく。D 降水量の総水銀濃度と tot の関係通常の最小二乗回帰による、森林 (緑色の円) および森林破壊 (茶色の三角形) 地域の 5 つのサイトすべての表層土壌水銀濃度 (エラーバーは標準偏差を示す)。
長期の降水量とごみのデータを使用して、ロス アミーゴス自然保護区の年間大気水銀フラックス (浸透量 + ごみ量 + 降水量) の推定値を提供するために、3 つのキャンペーンからの浸透とごみ水銀含有量の測定値をスケーリングすることができました。 ASGM 活動に隣接する森林保護区の大気中の水銀フラックスは、周辺の森林伐採地域よりも 15 倍以上高かった (137 対 9 µg Hg m-2 yr-1; 図 3 A、B)。 Los Amigos の水銀レベルの推定値は、北米とヨーロッパの森林における水銀の点源 (例えば、石炭燃焼) の近くで以前に報告された水銀フラックスを上回り、産業中国の値に匹敵します 21,36。ロス アミーゴスの保護林における総水銀沈着の % は、乾性沈着 (浸透 + ごみ – 沈降水銀) によって生成され、他のほとんどの森林よりもはるかに高い寄与です。これらの結果は、ASGM からの乾性沈着によって森林に入る水銀レベルの上昇と、大気から ASGM 由来の水銀を除去する上での林冠の重要性を浮き彫りにしています。活動はペルーに固有のものではありません。
対照的に、鉱山地域の森林伐採地域では、主に激しい降水によって水銀レベルが低く、落下や落葉による水銀の流入はほとんどありません。乾季の総水銀の平均濃度 (範囲: 1.5–9.1 ng L-1) は、ニューヨークのアディロンダックで以前に報告された値よりも低く 37、遠隔地のアマゾン地域よりも概して低かった 38. したがって、 Hg のバルク降水量は、鉱山サイトの GEM、スルードロップおよびリター濃度パターンと比較して、隣接する森林伐採地域では低かった (8.6 ～ 21.5 µg Hg m-2 yr-1)。 。水銀元素の漏出または尾鉱) は、非常に高くなる可能性があります。高22。
ペルーのアマゾンで観察された水銀フラックスの変化は、乾季 (森林と森林伐採) 中のサイト内およびサイト間の大きな違いによって引き起こされます (図 2)。雨季の低水銀フラックス (補足図 1)。この季節的な違い (図 2B) は、乾季の採鉱と粉塵の生産の強度が高いためである可能性があります。乾季の森林伐採の増加と降水量の減少により、粉塵が増加する可能性があります。乾季の水銀と粉塵の生成は、ロス アミーゴス自然保護区の森林地帯と比較して、森林伐採内の水銀フラックス パターンに寄与する可能性があります。
ペルーのアマゾンの ASGM からの水銀投入は、主に森林キャノピーとの相互作用を通じて陸生生態系に蓄積されるため、樹木キャノピー密度 (つまり、葉面積指数) が高いほど水銀投入量が高くなるかどうかをテストしました。 Conservation Concession では、樹冠密度の異なる 7 つの森林区画からドロップ ドロップを収集しました。葉面積指数は、秋までの総水銀投入量の強力な予測因子であり、秋までの平均総水銀濃度は葉面積指数とともに増加することがわかりました (図 3C)。葉の年齢 34、葉の粗さ、気孔密度、風速 39、乱流、気温、乾燥前の期間など、他の多くの変数も落下による水銀の流入に影響を与えます。
最高の水銀沈着率と一致して、ロス アミーゴス森林地帯の表土 (0 ～ 5 cm) は総水銀濃度が最も高かった (2018 乾季で 140 ng g-1; 図 2E)。さらに、水銀濃度は測定された垂直土壌プロファイル全体で濃縮されました（深さ45 cmで138〜155 ng g-1の範囲;補足図3）。2018年の乾季に高い表面土壌水銀濃度を示した唯一の場所は、近くの森林伐採場所でした。鉱業の町（コロラド州ボカ）。このサイトでは、濃度が深さ（> 5 cm）で上昇しなかったため、核融合中の元素水銀の局所的な汚染が原因である可能性があるという仮説を立てました。大気中の水銀沈着の割合キャノピー カバーによる土壌からの流出による損失 (すなわち、大気中に放出される水銀) も、森林伐採地域よりも森林地域ではるかに低くなる可能性があり 40、かなりの割合の水銀が保全のために蓄積されていることを示唆しています。Los Amigos Conservation Conservation の原生林の土壌総水銀プールは、最初の 5 cm 以内で 9100 μg Hg m-2、最初の 45 cm 以内で 80,000 μg Hg m-2 を超えていました。
葉は主に土壌水銀ではなく大気中の水銀を吸収し 30,31、落下によってこの水銀を土壌に輸送するため、水銀の高い沈着率が土壌で観察されるパターンを駆動する可能性があります.表土中の水銀濃度とすべての森林地域における総水銀濃度との間には関係がなかったのに対し、森林伐採地域の多量降水における表土水銀濃度と総水銀濃度の間には関係がありませんでした（図3D）。森林地帯の全水銀フラックス、しかし森林伐採地域ではそうではない (表土の水銀プールと全降水量の全水銀フラックス)。
ASGM に関連する陸生水銀汚染のほとんどすべての研究は総水銀の測定に限定されているが、メチル水銀濃度は水銀のバイオアベイラビリティとその後の栄養素の蓄積と暴露を決定する. 陸生生態系では、水銀は無酸素条件下で微生物によってメチル化される.高地の土壌はメチル水銀の濃度が低いと一般に信じられていました.しかし、初めて、ASGM の近くのアマゾンの土壌で MeHg の測定可能な濃度を記録しました。梅雨時期に水没するものも含みます。土壌と一年中乾燥した土壌. 2018 年の乾季の表土中のメチル水銀濃度が最も高かったのは、鉱山の 2 つの森林地帯 (ボカ コロラドとロス アミーゴス保護区; 1.4 ng MeHg g-1、1.4% Hg as MeHg) でした。それぞれ 0.79% Hg (MeHg として) で 1.1 ng MeHg g-1. メチル水銀の形態の水銀のこれらのパーセンテージは、世界中の他の地上の場所に匹敵するため (補足図 4)、高濃度のメチル水銀は利用可能な無機水銀のメチル水銀への正味の変換ではなく、総水銀投入量が高く、土壌中の総水銀の貯蔵量が多いためです（補足図5）.我々の結果は、ペルーアマゾンのASGM近くの土壌中のメチル水銀の最初の測定値を表しています.他の研究によると、浸水した乾燥した景観ではより高いメチル水銀生産が報告されており43,44、近くの森林の季節的および永久的な湿地ではより高いメチル水銀濃度が予想されます。同様の水銀負荷。メチル水銀が金採掘活動の近くに陸生野生生物に毒性のリスクがあるかどうかはまだ決定されていませんが、ASGM活動に近いこれらの森林は、陸生の食物網における水銀生物蓄積のホットスポットである可能性があります.
私たちの研究の最も重要で新しい意味は、ASGM に隣接する森林への大量の水銀の輸送を記録することです。ペルー南東部のアマゾンは、地球上で最も生物学的に多様な脊椎動物と昆虫分類群の生態系の 1 つです。無傷の古代熱帯内の高い構造的複雑さその結果、マドレ・デ・ディオス地域の 50% 以上が保護地または国立保護区に指定されています 50。タンボパタ国立保護区は過去 10 年間で大幅に成長し、ペルー政府による大規模な執行措置 (Operación Mercurio) につながりました。しかし、私たちの調査結果は、アマゾンの生物多様性の根底にある森林の複雑さが、ASGM 関連の水銀排出量の増加を伴う景観への水銀の負荷と貯蔵に対してこの地域を非常に脆弱にし、水を介した地球規模の水銀フラックスにつながることを示唆しています。報告された量の最高測定値は、ASGM 近くの無傷の森林におけるリター水銀フラックスの上昇に関する予備推定に基づいています。調査は保護された森林で行われましたが、水銀の増加と保持のパターンは、老齢の原生林に適用されます。緩衝地帯を含む ASGM 活動の近くにあるため、これらの結果は、保護された森林と保護されていない森林と一致しています。保護された森林も同様です。したがって、水銀ランドスケープに対する ASGM のリスクは、大気放出、流出、および尾鉱による水銀の直接輸入に関連するだけでなく、水銀を捕捉、貯蔵、および生物学的に利用可能なものに変換するランドスケープの能力にも関連しています。フォーム。これは、潜在的なメチル水銀に関連しており、鉱業近くの森林被覆に応じて、世界の水銀プールと陸生野生生物に異なる影響を与えることを示しています。
大気中の水銀を隔離することにより、職人的および小規模な金採掘の近くの無傷の森林は、近くの水生生態系および地球規模の大気中の水銀貯留層への水銀リスクを減らすことができます.これらの森林が採掘または農業活動の拡大のために伐採される場合、残留水銀は陸地から水生生物に移動する可能性があります.ペルーのアマゾンでは、年間約 180 トンの水銀が ASGM54 で使用されており、その約 4 分の 1 が大気中に放出されています55。この面積は、ペルーの他の州で保護された土地の割合が最も大きいマドレ・デ・ディオス地域の保護された土地と自然保護区の総面積 (約 400 万ヘクタール) の約 7.5 倍であり、これらは手付かずの森林地帯の広大なエリア。部分的に ASGM と水銀の沈着半径の外にある.したがって、無傷の森林での水銀隔離は、ASGM 由来の水銀が地域的および地球規模の大気中の水銀プールに入るのを防ぐのに十分ではなく、ASGM の水銀排出を削減することの重要性を示唆している.陸上システムに貯蔵された水銀は、保全政策に大きく影響される.特に ASGM 活動に近い地域で、無傷の森林を管理する方法に関する将来の決定は、現在および今後数十年間の水銀の動員とバイオアベイラビリティに影響を与える.
森林が熱帯林で放出されたすべての水銀を隔離できたとしても、陸上の食物網も水銀に対して脆弱である可能性があるため、水銀汚染の万能薬にはなりません。陸生水銀堆積物と土壌メチル水銀の測定値は、土壌中の高レベルの水銀と高メチル水銀が、これらの森林に住む人々への曝露を増加させる可能性があることを示唆しています.栄養グレードの高い消費者のリスク。温帯林における陸生水銀生物蓄積に関する以前の研究からのデータは、鳥の血中水銀濃度が堆積物中の水銀濃度と相関し、完全に陸地由来の食物を食べる鳴き鳥が水銀濃度の上昇を示す可能性があることを発見した.生殖能力と成功の低下、子孫の生存率の低下、発達障害、行動変化、生理学的ストレス、および死亡率を伴う.この地域は世界的な生物多様性のホットスポットであるため、これは特に懸念されます60。それら.ASGM活動の公式化es15,16 は、保護された土地が搾取されないようにするメカニズムである可能性があります。
これらの森林地帯に沈着した水銀が陸上の食物網に侵入しているかどうかを評価するために、ロス アミーゴス保護区 (採掘の影響を受ける) とコチャ カシュ バイオロジカル ステーション (影響を受けない老鳥) に生息する数羽の鳴き鳥の尾羽を測定しました。総水銀濃度.growth forest)、最も上流のボカマヌ サンプリング サイトから 140 km。各サイトで複数の個体がサンプリングされた 3 つの種すべてで、コチャ カシュと比較してロス アミーゴスの鳥で Hg が上昇しました (図 4)。このパターンは摂食習慣に関係なく持続しました。私たちのサンプルには、下層のアンチイーターMyrmotherula axillaris、アリに続くアンチイーターPhlegopsis nigromaculata、および果物を食べるPipra fasciicaudaが含まれていたためです（1.8 [n = 10] 対 0.9 μg g−1 [n = 2]、4.1 [n = 10] 対 1.4 μg g-1 [n = 2]、0.3 [n = 46] 対 0.1 μg g-1 [n = 2])。 Los Amigos でサンプリングされた個体のうち、3 個体が EC10 を超えた (繁殖成功率が 10% 減少する有効濃度)、3 個体が EC20 を超えた、1 個体が EC30 を超えた (Evers58 の EC 基準を参照)、個体はなかった Cocha Cashu のすべての種が EC10 を超えています。 ASGM 活動に隣接する保護林からの鳴き鳥の平均水銀濃度は 2 ～ 3 倍高く、また、個々の水銀濃度は最大 12 倍高く、ASGM からの水銀汚染が陸域の食物網に侵入する可能性があるという懸念が生じます。これらの結果は、国立公園とその周辺の緩衝地帯での ASGM 活動を防止することの重要性を強調しています。
データは Los Amigos Conservation Concessions (Myrmotherula axillaris [下層の倒立動物] および Phlegopsi nigromaculata [アリに追従する倒立動物] では n = 10、Pipra fascicauda [果実食動物] では n = 46、赤い三角形の記号) およびコチャの遠隔地で収集されました。 Kashu Biological Station (種ごとに n = 2、緑色の円記号)。有効濃度 (EC) は、繁殖の成功を 10%、20%、および 30% 減少させることが示されています (Evers58 を参照)。鳥の写真は Schulenberg65 から変更されています。
2012 年以来、ペルーのアマゾンの ASGM の範囲は、保護地域で 40% 以上、保護されていない地域で 2.25% 以上増加しています。職人による小規模な金採掘での水銀の継続的な使用は、野生生物に壊滅的な影響を与える可能性があります。鉱山労働者が水銀の使用をすぐにやめたとしても、土壌中のこの汚染物質の影響は何世紀にもわたって続く可能性があり、森林伐採や森林火災による損失が増加する可能性があります 61,62。 ASGM に隣接する手付かずの森林の生物相への影響、保存価値が最も高い原生林での水銀放出による現在のリスクと将来のリスク。陸生生物相が ASGM からの水銀汚染のかなりのリスクにさらされている可能性があるという我々の発見は、ASGM からの水銀放出を削減するための継続的な努力にさらなる刺激を与えるはずです。活動を正式化し、違法なASGMの経済的インセンティブを減らす、より困難な経済的および社会的投資への蒸留システム。
マドレ デ ディオス川から 200 km 以内に 5 つの観測所があります。マドレ デ ディオス川経由でアクセス可能な、各サンプリング サイト間が約 50 km である集中的な ASGM 活動に近接していることに基づいて、サンプリング サイトを選択しました (図 2A)。採掘のない 2 つのサイト (ASGM からそれぞれ約 100 km と 50 km のボカ マヌとチリブ) を選択しました。これを以下「リモート サイト」と呼びます。ボカ コロラドとラベリントの町の近くの二次林にある 2 つの採掘場と、手付かずの原生林にある 1 つの採掘場。ロス アミーゴス保護区。水銀と金のアマルガムは頻繁に発生しますが、これらの活動は違法で秘密裏に行われることが多いため、正確な場所と量は不明です。採掘と水銀の合金燃焼を総称して「ASGM 活動」と呼んでいます。樹冠 (森林地帯) の下で、堆積物サンプラーが 5 つのサイトに設置され、2019 年 1 月)、湿性堆積物 (n = 3) と浸透降下 (n = 4) をそれぞれ収集しました。乾季のサンプリングの 2 年目 (2019 年 7 月と 8 月) に、ロス アミーゴスの 6 つの追加の森林プロットにコレクター (n = 4) を 5 週間設置しました。ロス アミーゴスには合計 7 つの森林区画と 1 つの森林伐採区画があり、区画間の距離は 0.1 ～ 2.5 km でした。ハンドヘルド Garmin GPS を使用して、区画ごとに 1 つの GPS ウェイポイントを収集しました。
2018 年の乾季 (2018 年 7 月から 8 月) と 2018 年の雨季 (2018 年 12 月から 2019 年 1 月) の 2 か月間 (PAS)、5 つの場所のそれぞれに水銀用のパッシブ エアサンプラーを配置しました。サイトごとに 1 つの PAS サンプラーを配置しました。 PAS (McLagan らによって開発された 63) は、ガス状水銀元素 (GEM) を受動的な拡散と硫黄含浸炭素吸着剤 (HGR-AC) への吸着によって収集します。 Radiello©拡散バリア。PASの拡散バリアは、ガス状の有機水銀種の通過に対するバリアとして機能します。したがって、GEM のみがカーボン 64 に吸着されます。 プラスチック製のケーブル タイを使用して、PAS を地上約 1 m の支柱に取り付けました。収集されたフィールド ブランクおよびトラベル ブランク PAS を使用して、サンプリング、フィールド保管、実験室保管、およびサンプル輸送中に導入された汚染を評価します。
5 つのサンプリング サイトすべての配置中に、水銀分析用に 3 つの降水コレクター、その他の化学分析用に 2 つのコレクター、および水銀分析用に 4 つのパススルー コレクターを森林破壊サイトに配置しました。コレクタ、およびその他の化学分析用の 2 つのコレクタ。コレクタは互いに 1 メートル離れています。各サイトに一貫した数のコレクタが設置されていますが、一部の収集期間中は、サイトの洪水、人による影響により、サンプル サイズが小さくなっていることに注意してください。各森林および森林伐採現場で、水銀分析用の 1 つのコレクターには 500 mL のボトルが含まれていましたが、もう 1 つのコレクターには 250 mL のボトルが含まれていました。化学分析用の他のすべてのコレクターには 250 mL のボトルが含まれていました。これらのサンプルは、冷凍庫がなくなるまで冷蔵保管され、その後氷上で米国に輸送され、分析まで冷凍保管されました。新しいスチレン - エチレン - ブタジエン - スチレン ブロック ポリマー (C-Flex) チューブと、新しいポリエチレン テレフタレート エステル コポリエステル グリコール (PETG) ボトルを介して、ループがベーパー ロックとして機能します。展開時に、すべての 250 mL PETG ボトルが酸性化されました。 1 mL の微量金属グレードの塩酸 (HCl) を使用し、すべての 500 mL PETG ボトルを 2 mL の微量金属グレードの HCl で酸性化しました。すべてのガラス製漏斗、プラスチック製漏斗、ポリエチレン ボトルは展開前に酸で洗浄しました。米国に戻るまでできるだけ冷やしてから、分析までサンプルを 4°C で保存しました。
5 つのサイトのそれぞれで、キャノピー リーフとして葉を収集し、葉のサンプルをつかみ、新鮮なごみ、および大量のごみを、清潔な手と汚れた手のプロトコル (EPA メソッド 1669) を使用して収集しました。すべてのサンプルは、SERFOR からの収集ライセンスの下で収集されました。 、ペルー、およびUSDA輸入ライセンスに基づいて米国に輸入されました。すべてのサイトで見つかった2つの樹種、新興樹種（Ficus insipida）と中型樹（Inga feuilleei）からキャノピーの葉を収集しました。葉を収集しました。 2018 年の乾季、2018 年の雨季、および 2019 年の乾季にノッチ ビッグ ショット パチンコを使用して樹冠から (種ごとに n = 3)。 2018 年の乾季、2018 年の雨季、および 2019 年の乾季に地上 2 m 未満の枝を採取しました。プラスチックメッシュで裏打ちされたバスケットの新鮮なごみ（「バルクごみ」）(n = 5) 5 つの森林サイトすべてで 2018 年の雨季の間、およびロス アミーゴス プロット (n = 5) で 2019 年の乾季の間。 、サイトの洪水とコレクターへの人間の干渉により、サンプルサイズは小さくなりました.すべてのゴミバスケットは、集水器の1メートル以内に配置されています.2018年の乾季、2018年の雨季、および2019 年の乾季. 2019 年の乾季には、Los Amigos のすべてのプロットで大量のごみも収集しました. 冷凍庫を使用して凍結できるまですべての葉のサンプルを冷蔵し、氷で米国に出荷しました.その後加工まで冷凍保存。
2019 年の乾季の 3 つの季節的イベントすべてで、5 つのサイトすべて (オープンおよびキャノピー) とロス アミーゴス プロットから 3 通 (n = 3) の土壌サンプルを収集しました。土壌サンプラーを使用して、落葉層 (0 ～ 5 cm) の下の表土として土壌サンプルを収集しました。さらに、2018 年の乾季には、深さ 45 cm までの土壌コアを収集し、5 つの深さセグメントに分割しました。Laberinto では、地下水面は土壌表面に近いため、1 つの土壌プロファイルのみを収集します。すべてのサンプルは、きれいな手 - 汚れた手のプロトコル (EPA メソッド 1669) を使用して収集しました。冷凍庫を使用して凍結できるまですべての土壌サンプルを冷蔵し、出荷しました。氷上で米国に運ばれ、加工されるまで冷凍保存されます。
夜明けと夕暮れに設置された霧の巣を使用して、1 日の中で最も涼しい時間帯に鳥を捕まえます。ロス アミーゴス保護区では、9 か所に 5 つの霧の巣 (1.8 × 2.4) を配置しました。 19 か所に 10 個の霧の巣 (12 x 3.2 m) があります。両方のサイトで、各鳥の最初の中央の尾羽、またはそうでない場合は次に古い羽を収集しました。羽をきれいなジップロックバッグまたはシリコン入りのマニラ封筒に保管します。 Schulenberg65 に従って種を識別するための写真記録と形態計測測定。両方の研究は、SERFOR と動物研究評議会 (IACUC) の許可によってサポートされました。 Cocha Cashu Biological Station (Myrmotherula axillaris、Phlegopsis nigromaculata、Pipra faciicauda)。
リーフ エリア インデックス (LAI) を決定するために、センサー フュージョン無人航空システムである GatorEye Unmanned Aerial Laboratory を使用して LIDAR データを収集しました (詳細については、www.gatoreye.org を参照してください。「2019 Peru Los Friends」6 月のリンクからも入手できます)。 ) 66. LIDAR は 2019 年 6 月に Los Amigos Conservation Conservation で高度 80 m、飛行速度 12 m/s、隣接するルート間の距離 100 m で収集されたため、横方向偏差カバー率は 75 に達しました。 %.垂直森林プロファイルに分布するポイントの密度は、1 平方メートルあたり 200 ポイントを超えます。フライト エリアは、2019 年の乾季の間、ロス アミーゴスのすべてのサンプリング エリアと重なっています。
Hydra C 装置 (Teledyne、CV-AAS) を使用して、PAS で収集された GEM の総 Hg 濃度を、熱脱着、融合、および原子吸光分光法 (USEPA メソッド 7473) によって定量化しました。 NIST SRM 3133 を使用して連続校正検証 (CCV) を実行し、NIST を使用して品質管理標準 (QCS) を実行しました。 1632e (瀝青炭、135.1 mg g-1) 各サンプルを別のボートに分け、炭酸ナトリウム (Na2CO3) 粉末の 2 つの薄い層の間に置き、水酸化アルミニウム (Al(OH)) の薄い層で覆いました。 3) 粉末67. HGR-AC 吸着剤中の Hg 分布の不均一性を取り除くために、各サンプルの総 HGR-AC 含有量を測定しました。各船とPAS 内の HGR-AC 吸着剤の全含有量。2018 年の乾季に濃度測定のために各サイトから 1 つの PAS サンプルのみが収集されたことを考えると、メソッドの品質管理と保証は、モニタリング手順のブランク、内部標準、およびマトリックスを使用してサンプルをグループ化することによって実行されました。 -一致した基準。2018 年の梅雨の間、PAS サンプルの測定を繰り返しました。CCV の相対パーセント差 (RPD) とマトリックスに一致した標準測定値の両方が許容範囲の 5% 以内である場合、値は許容範囲内であると見なされました。フィールドおよびトリップブランクから決定された濃度を使用して、PAS で測定された総水銀をブランク補正しました (0.81 ± 0.18 ng g-1、n = 5)。GEM を計算しました。吸着された水銀のブランク補正総質量を展開時間とサンプリング速度 (単位時間あたりにガス状水銀を除去するための空気の量;0.135 m3 day-1)63,68、マドレ・デ・ディオス地域で得られた平均気温と風の測定値からワールド・ウェザー・オンラインの気温と風に合わせて調整68. 測定された GEM 濃度について報告された標準誤差は、外部標準の誤差に基づいています。サンプルの前後に実行します。
塩化臭素で少なくとも 24 時間酸化し、続いて塩化第一スズの還元、パージおよびトラップ分析、冷蒸気原子蛍光分光法 (CVAFS)、およびガスクロマトグラフィー (GC) 分離 (EPA メソッド) により、水サンプルの総水銀含有量を分析しました。 Tekran 2600 自動全水銀分析装置、Rev. E の 1631。Ultra Scientific 認定の水性水銀標準 (10 μg L-1) を使用して 2018 年の乾季のサンプルで CCV を実行し、NIST 認定の参照物質を使用して初期キャリブレーション検証 (ICV) を実行しました。 1641D (水中の水銀、1.557 mg kg-1) ) 検出限界は 0.02 ng L-1 です。 ) キャリブレーションおよび CCV 用、および SPEX Centriprep 誘導結合プラズマ質量分析 (ICP-MS) 多元素 ICV 溶液標準用 2 A、検出限界 0.5 ng L-1。すべての標準が許容値の 15% 以内で回収されました。d ブランク、消化ブランク、分析ブランクはすべて BDL です。
土壌と葉のサンプルを 5 日間凍結乾燥させました。サンプルを均質化し、Milestone Direct Mercury Analyzer (DMA -80).2018 年の乾季のサンプルについては、NIST 1633c (フライアッシュ、1005 ng g-1) およびカナダ国立研究評議会認定標準物質 MESS-3 (海底堆積物、91 ng g-1) を使用して DMA-80 テストを実行しました。 -1)。較正。CCV と MS には NIST 1633c、QCS には MESS-3 を使用し、検出限界は 0.2 ng Hg でした。2018 年の雨季と 2019 年の乾季のサンプルについては、Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard (1.0 NIST 標準参照物質 2709a (San Joaquin 土壌、1100 ng g-1) を CCV および MS に、DORM-4 (魚タンパク質、410 ng g-1) を検出限界 0.5 の QCS に使用しました。 ng Hg. すべての季節について、2 つのサンプル間の RPD が 10% 以内である場合、すべてのサンプルを重複して分析し、許容値を受け入れました。 BDL.報告されているすべての濃度は乾燥重量です。
3 つの季節活動すべてからの水サンプル、2018 年の乾季からの葉のサンプル、および 3 つの季節活動すべてからの土壌サンプル中のメチル水銀を分析しました。 % の水酸化カリウムをメタノール中 55°C で 48 時間以上、少なくとも 70 時間処理し、微量金属グレードの HNO3 酸を使用してマイクロ波で土壌を消化しました 71,72。テトラエチルホウ酸ナトリウムを使用した水のエチル化、パージとトラップ、および Tekran 2500 分光計 (EPA メソッド 1630) での CVAFS により、2018 年の乾季のサンプルを分析しました。メソッド検出限界は 0.2 ng L-1 です。アジレント 770 (EPA メソッド 1630) で水のエチル化、パージおよびトラップ、CVAFS、GC、および ICP-MS にテトラエチルホウ酸ナトリウムを使用して、2019 年の乾季のサンプルを分析しました。 Brooks Rand Instruments メチル水銀標準 (1 ng L-1) をキャリブレーションおよび CCV 用に使用し、メソッド検出限界は 1 pg です。すべての標準はすべての季節で許容値の 15% 以内で回収され、すべてのブランクは BDL でした。
Biodiversity Institute Toxicology Laboratory (米国メイン州ポートランド) では、メソッドの検出限界は 0.001 μg g-1 でした。DOLT-5 (ドッグフィッシュの肝臓、0.44 μg g-1)、CE-464 (5.24 μg g-1)、および NIST 2710a (モンタナ土壌、9.888 μg g-1)。CCV と QCS には DOLT-5 と CE-464 を使用しています。すべての標準の平均回収率は許容値の 5% 以内でした。すべての複製は RPD の 15% 以内でした。報告された羽毛の総水銀濃度はすべて新鮮重量 (fw) です。
0.45 μm メンブレン フィルターを使用して水サンプルをろ過し、追加の化学分析を行います。イオン クロマトグラフィー (EPA メソッド 4110B) [USEPA、 2017a] Dionex ICS 2000 イオン クロマトグラフを使用。すべての標準は許容値の 10% 以内で回収され、すべてのブランクは BDL でした。Thermofisher X-Series II を使用して、誘導結合プラズマ質量分析により水サンプル中の微量元素を分析します。キャリブレーション標準は、認定された水標準 NIST 1643f の連続希釈によって調製されました。すべての空白は BDL です。
テキストと図で報告されているすべてのフラックスとプールは、乾季と雨季の平均濃度値を使用しています。 Los Amigos Conservation Concession からの森林水銀フラックスを、ドロップとリターによる水銀入力の合計として計算しました。大量の降水 Hg 沈着による森林伐採による Hg フラックスを計算しました。要求に応じてACCAから入手可能）、過去10年間（2009年から2018年）の平均累積年間降雨量を約2500 mm yr-1と計算しました.2018年の暦年では、年間降雨量はこの平均に近いことに注意してください（最も雨が多い月 (1 月、2 月、12 月) は、年間降水量 (2468 mm の 1288 mm) の約半分を占めます。したがって、すべてのフラックスとプールの計算で、雨季と乾季の濃度の平均を使用します。これにより、雨季と乾季の降水量の違いだけでなく、これら 2 つの季節の ASGM 活動レベルの違いも考慮することができます。報告された熱帯林からの年間水銀フラックスの文献値は、乾季と雨季からの水銀濃度の拡大、または乾季のみからの水銀濃度の拡大の間で異なります。計算されたフラックスを文献値と比較すると、計算された水銀フラックスを直接比較しますが、別の研究ではサンプルが採取されました。乾季と雨季の両方で、別の研究が乾季にのみサンプルを採取したときに、乾季の水銀濃度のみを使用してフラックスを再推定しました（たとえば、74）。
ロス アミーゴスの降雨量、バルク降雨量、ごみの年間総水銀含有量を決定するために、乾季 (2018 年と 2019 年のすべてのロス アミーゴス サイトの平均) と雨季 (2018 年の平均) の平均合計量の差を使用しました。他の場所の総水銀濃度については、2018 年の乾季と 2018 年の雨季の間の平均濃度が使用されました。メチル水銀負荷については、メチル水銀が測定された唯一の年である 2018 年の乾季のデータを使用しました。リターの水銀フラックスを推定するために、ペルーのアマゾンで 417 g m-2 yr-1 のゴミバスケットの葉から収集されたリッター率と水銀濃度の文献推定値を使用しました。測定された総土壌 Hg (2018 年と 2019 年の乾季、2018 年の雨季) と 2018 年の乾季の MeHg 濃度を使用し、ブラジルのアマゾンで推定かさ密度は 1.25 g cm-3 でした75。これらの予算計算は、長期降雨データセットが利用可能であり、完全な森林構造により、以前に収集されたごみの推定値を使用できる主要な調査サイトであるロス アミーゴスで実行してください。
GatorEye マルチスケール ポストプロセッシング ワークフローを使用して LIDAR フライトラインを処理します。このワークフローは、0.5 × 0.5 m 解像度の数値標高モデル (DEM) を含む、きれいに結合された点群とラスター プロダクトを自動的に計算します。 19S メートル) を GatorEye Leaf Area Density (G-LAD) ワークフローへの入力として使用します。このワークフローは、1 × 1 × の解像度でキャノピーの上部の地面を横切る各ボクセル (m3) ( m2) の較正された葉面積推定値を計算します。 1 m、および導出された LAI (各 1 × 1 m 垂直列内の LAD の合計)。次に、プロットされた各 GPS ポイントの LAI 値が抽出されます。
R バージョン 3.6.1 統計ソフトウェア 76 を使用してすべての統計分析を実行し、ggplot2 を使用してすべての視覚化を実行しました。0.05 のアルファを使用して統計テストを実行しました。ノンパラメトリック クラスカル検定とペアワイズ ウィルコックス検定。
この原稿に含まれるすべてのデータは、補足情報および関連するデータ ファイルに記載されています。Conservación Amazónica (ACCA) は、要求に応じて降水データを提供します。
Natural Resources Defence Council.Artisanal Gold: 責任投資の機会 – 概要.Artisanal Gold への投資の概要 v8 https://www.nrdc.org/sites/default/files/investing-artisanal-gold-summary.pdf (2016).
Asner, GP & Tupayachi, R. ペルーのアマゾンでの金採掘による保護林の喪失の加速.environment.reservoir.Wright.12, 9 (2017).
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Dethier, EN, Sartain, SL & Lutz, DA 職人による金の採掘による熱帯の生物多様性ホットスポットにおける河川浮遊堆積物の水位上昇と季節反転.Process.National Academy of Sciences.science.US 116, 23936–23941 (2019).
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投稿時間: 2022 年 2 月 24 日