Parastrephia quadrangularis: A Possible Alternative to Inhibit the Microbial Effect on the Generation of Acid Mine Drainage

Abstract

The role of iron- and sulfur- oxidizing microorganisms in the generation of acid mine drainage (AMD) from sulfide ores and tailings is widely recognized. The inhibition of these microorganisms is a very important alternative to mitigate AMD formation and its effects on the environment and ecosystems. Parastrephia quadrangularis (commonly known as Tola–Tola) is a xerophytic plant that usually grows very close to or even on mineral processing tailings located in the Puna region of Argentina. We demonstrate that the aqueous extract of P. quadrangularis is capable of inhibiting the growth of Acidithiobacillus ferrooxidans in suspension. The presence of chlorogenic acid, quinic acid, butyl-1caffeoylquinic, ferulic acid, and euparin, which have already demonstrated antimicrobial action, was detected. The inhibition of A. ferrooxidans could be the basis of a possible alternative to inhibit microbial activity in tailings and thus prevent AMD.

Zusammenfassung

Die Rolle von Eisen- und Sulfatoxidierenden Mikroorganismen bei der Entstehung saurer Grubenwässer (Acid Mine Drainage; AMD) in sulfidischen Erzen und Tailings ist allgemein anerkannt. Die Hemmung entsprechender Mikroorganismen ist eine wichtige Alternative zur Minderung der Erzeugung von AMD sowie von dessen Auswirkungen auf Umwelt und Ökosysteme. Parastrephia quadrangularis, auch bekannt als Tola-Tola, ist eine xerophytische Pflanze, die in der Region Puna (Argentinien) typischerweise in unmittelbarer Nähe oder sogar auf Tailings aus der Mineralverarbeitung wächst. In der vorliegenden Arbeit zeigen wir, dass ein wässriger Auszug aus P. quadrangularis das Wachstum von Acidithiobacillus ferrooxidans in Suspensionen hemmt. Dabei wurde das Auftreten von Chlorogensäure, Chinasäure, Butyl-1-Caffeoylquinic, Ferulasäure und Euparin, deren antimikrobielle Wirkung bekannt ist, nachgewiesen. Die Hemmung von A. ferrooxidans als chemolithotrophes Bakterium, dessen Metabolismus als repräsentativ für auslaugende Mikroorganismen angesehen werden kann, könnte als Basis für eine mögliche Alternative zur Hemmung der mikrobiellen Aktivität in Tailings dienen und zur Verhinderung von AMD beitragen.

Resumen

El rol de los microorganismos hierro y azufre oxidantes en la generación del drenaje ácido de minas (AMD) a partir de minerales sulfurados, es ampliamente conocido. La inhibición de estos microorganismos es una alternativa importante para mitigar la formación de AMD y sus efectos sobre el medio ambiente y los ecosistemas. Parastrephia quadrangularis (comúnmente conocida como Tola-Tola) es una planta xerófita que usualmente crece muy cerca o incluso sobre las colas de mineral localizadas en la región de la Puna en Argentina. En este trabajo, demostramos que el extracto acuoso de P. quadrangularis es capaz de inhibir el crecimiento de Acidithiobacillus ferrooxidans en suspension. En este extracto se ha detectado la presencia de ácido clorogénico, ácido quínico, ácido butil-1cafeoilquínico, ácido ferúlico y euparina que han ya demostrado acción antimicrobiana. La inhibición de A. ferrooxidans que es una bacteria quimiolitotrófica cuyo metabolismo puede ser tomado como representativa del de los microorganismos lixiviantes, podría ser la base de una alternativa posible para inhibir la actividad microbiana en colas de mineral y así prevenir la generación de AMD.

抽象的

铁和硫的氧化微生物在硫化物矿石和尾矿产生酸性矿山废水(AMD)过程中的作用已被广泛熟知。抑制这类微生物活动是一种减缓酸性矿山废水(AMD)产生及其环境和生态系统影响的重要选择。Parastrephia quadrangularis(俗称Tola-Tola)是一种在靠近甚至直接在选矿尾矿堆上生长的耐旱植物(阿根廷Puna地区)。我们的研究显示, P. quadrangularis提取液能够抑制悬浮物中嗜酸氧化亚铁硫杆菌生长。提取液被检测出含有绿原酸、奎宁酸、丁基-1咖啡酰奎宁酸、阿魏酸和泽兰素, 这些物质已被证明具有抗菌作用。嗜酸氧化亚铁硫杆菌是一种化能无机营养菌, 它的新陈代谢为浸出微生物的代表; P. quadrangularis对嗜酸氧化亚铁硫杆菌的抑制作用是它作为替代方案抑制尾矿微生物活动和阻止酸性矿山废水(AMD)产生的基础。