Evaluation of the toxicity of some fertilizers on an animal model bioindicator of pollution ( earthworms). " Evalution de la toxicité de quelques engrais sur un modèle animal bioindicateur de pollution ( vers de terre)."
Date
2024
Authors
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Abstract
The present study applied the adult earthworm species Aporrectodeatrapezoides (Dugès, 1828) as a sentinel bioindicator for assessing the potential risks of ammonium sulfate (AS) and potassium nitrate (NK) fertilizers. Two complementary toxicity tests (lethal and sub-lethal) were conducted in order to determine : the 50 lethal concentration (LC) values of both fertilizers, growth rate, morphological aspect, total protein content, and enzymatic and non-enzymatic oxidative stress biomarkers, as well as the histological alterations in diverse body regions of worm. The lethality tests revealed significantly that the 50 LC values of both AS and NK fertilizers at 14 days (2698.67 and 4955.70 mg/kg of dry soil weight (d.s.w.)) are inferior to the 50 LC values at 7 days (4831.13 and 5530.43 mg/kg d.s.w.), respectively, and that AS fertilizer are more toxic to A. trapezoids than NK fertilizer. Indicates evidently strong toxicological effects at long exposure periods, even with low concentrations. Notably, earthworms exhibited a significant reduction in growth rate under different concentrations (of both AS and NK fertilizers) and exposure time-dependence. Severe morphological alterations were accentuated mainly with increasing concentrations of both AS and NK fertilizers. In addition, an induced depletion of total protein content instigates the activation of the detoxification system through a decrease in GSH levels, accompanied by an increase in GST and GPx activities, and an induction of CAT activity and MDA levels in A. trapezoides under different concentrations and time exposure dependence. Finally, sharp histological texture destruction was observed at different body parts of the worm (body wall, pharynx, digestive tract, and intestinal wall). The study highlights the strong relationship between concentrations and exposure time responses of such inorganic fertilizers and underscores the ability of A. trapezoides earthworm as a valuable biological control agent for soil toxicity. Decisively, this research contributes to the use of biomarkers in evaluating soil toxicity and the biological control of environmental risk assessment that associated with chemical fertilizers.
Description
La présente étude a appliqué l’adulte ver de terre Aporrectodeatrapezoides (Dugès, 1828) comme une espèce bioindicateur sentinelle, pour évaluer les risques potentiels des engrais à base de sulfate d'ammonium (AS) et de nitrate de potassium (NK). Deux tests de toxicité complémentaires (létale et sublétale) ont été menés afin de déterminer : les valeurs de la concentration létale (50 CL) des deux engrais, le taux de croissance, l’aspect morphologique, la teneur en protéines totales et les biomarqueurs de stress oxydatif enzymatique et non enzymatique, ainsi que les altérations histologiques dans diverses régions du corps du ver. Les tests de létalité ont révélé de manière significative que les valeurs 50 CL des engrais AS et NK à 14 jours (2698,67 et 4955,70 mg/kg de poids sec du sol (p.s.s.)) sont inférieures aux valeurs 50 CL à 7 jours (4831,13 et 5530,43 mg/kg p.s.s.), respectivement, et que l'engrais AS est plus toxique pour A. trapezoids que l'engrais NK. Cela indique des effets toxicologiques évidemment importants au coure de longues périodes d'exposition, même avec de faibles concentrations. Notamment, les vers de terre ont montré une réduction significative du taux de croissance sous différentes concentrations (d'engrais AS et NK) et en fonction du temps d'exposition. De graves altérations morphologiques ont été accentuées principalement avec l'augmentation des concentrations des engrais AS et NK. En outre, un appauvrissement induit de la teneur totale en protéines provoque l'activation du système de détoxification par une diminution des niveaux de GSH, accompagnée d'une augmentation des activités GST et GPx, et d'une induction de l'activité du CAT et des niveaux de MDA chez A. trapezoides en fonction des diverses concentrations et du temps d'exposition. Enfin, une forte destruction de la texture histologique a été observée dans différentes parties du corps du ver (paroi du corps, pharynx, tube digestif et paroi intestinale). L'étude met en évidence la forte relation entre les concentrations et le temps d'exposition de ces engrais inorganiques et souligne la capacité du ver de terre A. trapezoides en tant qu'agent de contrôle biologique précieux de la toxicité du sol. De manière décisive, cette recherche contribue à l'utilisation de biomarqueurs dans l'évaluation de la toxicité des sols et le contrôle biologique de l'évaluation des risques environnementaux associés aux engrais chimiques.
Keywords
Aporrectodea trapezoides, biomonitoring, histopathology, chemical fertilizer, mortality, ecotoxicology, 50 LC value, biomaker, Aporrectodeatrapezoides؛ الرصد الحيوي؛ علم أمراض الأنسجة؛ الأسمدة الكيميائية، الوفيات، علم السموم البيئية، قيمة 50 LC، مؤشر حيوي, Aporrectodeatrapezoides, biosurveillance, histopathologie, engrais chimiques, mortalité, écotoxicologie, valeur 50 LC, biomarqueur