Avaliação ecotoxicológica de nanopartículas de Mg

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UNIVERSIDADE COMUNITÁRIA DA REGIÃO DE CHAPECÓ 
Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
André Junior Ogliari 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AVALIAÇÃO ECOTOXICOLÓGICA DA UTILIZAÇÃO DE 
NANOPARTÍCULAS DE ÓXIDO DE MAGNÉSIO SOBRE ORGANISMOS 
EDÁFICOS EM DIFERENTES TEMPOS DE INCUBAÇÃO EM SOLO 
NATURAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Chapecó – SC, 2020 
UNIVERSIDADE COMUNITÁRIA DA REGIÃO DE CHAPECÓ 
Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AVALIAÇÃO ECOTOXICOLÓGICA DA UTILIZAÇÃO DE 
NANOPARTÍCULAS DE ÓXIDO DE MAGNÉSIO SOBRE ORGANISMOS 
EDÁFICOS EM DIFERENTES TEMPOS DE INCUBAÇÃO EM SOLO 
NATURAL 
 
 
 
 
André Junior Ogliari 
 
 
 
Dissertação apresentada ao Programa de Pós- 
Graduação da Universidade Comunitária Regional 
de Chapecó, como parte dos pré-requisitos para 
obtenção do título de Mestre em Ciências 
Ambientais. 
Orientadora: 
Profª. Dra. Carolina Riviera Duarte Maluche Baretta 
Co-orientador: Profº. Dr. Márcio Antônio Fiori 
 
 
 
Chapecó – SC, março de 2020 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A Deus por ser essencial em minha vida, à minha 
orientadora, aos amigos, à minha família, em 
especial aos amantes da ecotoxicologia terrestre. 
 
Dedico. 
AGRADECIMENTO 
 
 
Primeiramente gostaria de agradecer a Deus, por estar sempre guiando meus passos, dando 
proteção e forças para vencer os obstáculos da vida. 
 
A minha família, meus pais e meus irmãos por todo incentivo e dedicação para que nunca 
faltassem motivos para continuar essa caminhada e por sempre me apoiarem, e me darem 
forças de forma incondicional, educando e estimulando sempre em busca de algo melhor, 
sendo fundamentais na construção desta caminhada. 
 
A minha namorada Simone, que desde que a conheci sempre me incentivou a ser o melhor em 
tudo o que eu faço, pela compreensão nos momentos que estive distante, pela paciência, por 
todo apoio e por estar comigo nas horas que mais precisei. Estendo os agradecimentos a todas 
as amizades que criei durante esse período, foram dois anos ao lado de pessoas incríveis, 
período em que pude aprender muito, e passar por momentos inesquecíveis. 
 
Agradeço a minha orientadora, Profª. Dra. Carolina R. D. Maluche Baretta, que acompanha 
meus passos desde a graduação, pelo tempo dedicado em ensinar, orientar, apoiar, pela 
confiança, conselhos e acima de tudo a valiosa amizade a qual tenho profunda admiração 
enquanto pessoa e profissional, meu mais sincero muito obrigado! 
 
O meu coorientador Profº. Dr. Márcio Antônio Fiori o qual tenho também profunda 
admiração enquanto pessoa e profissional, pelos conhecimentos repassados, pelas orientações 
e afetuosa amizade. Muito obrigado! 
 
Aos Professores do programa deixo meu muito obrigado pela dedicação e competência em 
sala de aula e a todo o conhecimento compartilhado durante esses dois anos. Aos colegas do 
programa e amigos estendo os agradecimentos, em especial aos amigos do laboratório de 
solos e sementes da Unochapecó: Jorge, Igor, Edpool, Eduarda, Ernesto, Pierre, Erika, Tauani 
e Willian, por terem me acompanhado nos momentos árduos, pelo companheirismo, pelas 
palavras de estímulo, demonstrando a importância de amizades valiosas como estas; agradeço 
pela oportunidade de poder ter trabalhado ao lado de pessoas como vocês e acima de tudo, 
pela grande amizade e os momentos de diversão que criamos. 
 
Ao Laboratório de Solos da Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC), Centro de 
Educação Superior do Oeste, Campus Chapecó, aos professores Dr. Dilmar Baretta e Dra. 
Julia Segat, pelo apoio concedido durante os experimentos e por terem disponibilizado a 
estrutura para que parte da pesquisa fosse desenvolvida. Muito obrigado! 
 
A Coordenação de Aperfeiçoamento Pessoal de Nível Superior (CAPES) e a Fundação de 
Amparo à Pesquisa e Inovação do Estado de Santa Catarina (FAPESC) pela bolsa de estudos 
concedida. 
 
Agradeço também a Universidade Comunitária da Região de Chapecó (UNOCHAPECÓ) 
pelo apoio financeiro da pesquisa em especial ao Laboratório de Solos pela utilização de 
infraestrutura e equipamentos durante o período da pesquisa e ao Programa de Pós-Graduação 
em Ciências Ambientais (PPGCA) pela oportunidade acadêmica, conhecimento transmitido e 
apoio fnanceiro. 
 
Agradeço aos membros da banca do projeto Josiane, Anna, Carol, Luciano e Fiori; da banca 
de qualificação Talyta, Carol, Fiori e Luís; e da banca de defesa Luís, Paulo, Carol e Fiori, 
pelas valiosas contribuições. 
 
Agradeço a todos que de alguma forma contribuíram para a realização desse projeto. 
 
A todos meu muitíssimo OBRIGADO!!! 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESUMO 
 
OGLIARI, André Junior. Avaliação ecotoxicológica da utilização de nanopartículas de 
óxido de magnésio sobre organismos edáficos em diferentes tempos de incubação em 
solo natural. 2020. 61 f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Comunitária da Região de 
Chapecó. Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais, Chapecó, SC, 2020. 
 
A demanda por alimento ao redor do mundo leva a intensificação da produção nas áreas 
agrícolas, a partir de tecnologias com nanomateriais. Desta maneira, a predição do impacto da 
utilização das nanopartículas sobre organismos não alvo torna-se uma medida necessária. O 
objetivo do estudo foi Avaliar o potencial ecotoxicológico do Mg2+ adicionado via 
nanopartícula de óxido de magnésio (NPs-MgO); Óxido de magnésio (MgO) e nitrato de 
magnésio hexahidratado (Mg(NO3)2·6H2O) incubado ao longo do tempo em solo tropical, 
sobre minhocas (Eisenia andrei), colêmbolos (Folsomia candida) e enquitreídeos 
(Enchytraeus cryptus). Para a realização dos ensaios foi utilizado um solo natural sem 
histórico de uso agrícola, coletado na camada de 0 – 0,2 m, classificado como Latossolo 
Vermelho distrófico (LVd) de textura argilosa, seco a 65 ºC em estufa de circulação forçada, 
tamisado em peneira de malha 2 mm, com umidade corrigida para 60% da CRA e pH 
corrigido para 6,0 ± 0,5. O experimento foi conduzido sob delineamento experimental 
inteiramente casualizado com cinco repetições, tendo como tratamentos a utilização de doses 
crescentes de magnésio (Mg2+): 0; 25; 50; 100; 200 e 400 mg.kg-1 de solo adicionadas ao solo 
via nanopartícula de óxido de magnésio (NPs-MgO); óxido de magnésio (MgO) e nitrato de 
magnésio hexahidratado (Mg(NO3)2·6H2O). O solo tratado foi incubado em vasos plástico 
com capacidade de 20 litros por 120 dias em uma sala com temperatura de 20 °C (±2 °C) e 
fotoperíodo 12:12 horas (luz:escuro), com os ensaios ecotoxicológicos realizados nos tempos 
de 0; 60 e 120 dias de incubação. Os ensaios de letalidade e reprodução foram realizados em 
temperatura de 20 °C (±2 °C) e fotoperíodo 12:12 horas (luz:escuro) utilizado três 
organismos: minhocas da espécie Eisenia andrei; enquitreídeos da espécie Enchytraeus 
crypticus e colêmbolos da espécie Folsomia candida. Os dados foram submetidos à análise de 
variância (One-way ANOVA), havendo diferença estatística, as médias foram comparadas 
pelo teste Dunnett (p < 0,05). Os ensaios de letalidade e reprodução atingiram os critérios de 
validação para minhocas, enquitreídeos e colêmbolos. No tempo 0, 60 e 120 dias de 
incubação as doses crescentes de Mg2+ não afetaram a sobrevivência de E. crypticus, E. 
andrei e F. candida (p >0,05) nas três fontes testadas. A reprodução no tempo 0 dias foi 
afetada (p <0,05) apenas para F. candida nas três fontes testadas, para MgO e 
Mg(NO3)2·6H2O em todas as concentrações testadas, para NPs-MgO a partir de 50 mg kg
-1, 
sendo que para os demais organismos (E. crypticus e E. andrei) não foram afetados(p >0,05). 
O tempo 60 e 120 dias não afetou a reprodução dos três organismos em nenhuma das fontes 
testadas de Mg2+ (p >0,05). Os ensaios mostram uma maior sensibilidade da espécie F. 
candida afetando a sua taxa de reprodução, com maior toxicidade das fontes avaliadas no 
tempo 0 de incubação, quando comparado aos tempos 60 e 120 dias. Para E. crypticus, E. 
andrei a reprodução não foi afetada (p >0,05) nas três fontes testadas no tempo 0, 60 e 120. 
Apesar de ter apresentado uma redução na reprodução de F. candida as NPs-MgO 
demonstraram um baixo potencial tóxico para as espécies estudadas, sendo esta menos tóxica 
as demais fontes de Mg+2 aplicas ao solo (MgO e Mg(NO3)2·6H2O). As respostas associadas 
aos tempos de incubação mostraram que as fontes de magnésio testada apresentam uma 
menor toxicidade ao longo do tempo. 
 
Palavras-chave: Ecotoxicologia terrestre, fauna edáfica, nanomaterias, magnésio, Eisenia 
andrei, Folsomia candida, Enchytraeus cryptus. 
 
ABSTRACT 
 
OGLIARI, André Junior. Ecotoxicological evaluation of the use of magnesium oxide 
nanoparticles on edaphic organisms at different incubation times in natural soil. 2020. 
61 f. Dissertation (Master) - Universidade Comunitária da Região de Chapecó. Programa de 
Pós-Graduação em Ciências Ambientais, Chapecó, SC, 2020. 
 
The demand for food around the world leads to the intensification of production in 
agricultural areas, using technologies with nanomaterials. In this way, the prediction of the 
impact of the use of nanoparticles on non-target organisms becomes a necessary measure. The 
aim of the study was to evaluate the ecotoxicological potential of Mg2+ added via a 
magnesium oxide nanoparticle (NPs-MgO); Magnesium oxide (MgO) and magnesium nitrate 
hexahydrate (Mg(NO3)2·6H2O) incubated over time in tropical soil, on earthworms (Eisenia 
andrei), collembols (Folsomia candida) and enchytraeid (Enchytraeus cryptus). In order to 
carry out the tests, a natural soil with no history of agricultural use was used, collected in the 
0 - 0.2 m layer, classified as a dystrophic Oxisol (LVd) with a clay texture, dried at 65 ºC in a 
forced circulation oven, screened in a 2 mm mesh sieve, with humidity corrected to 60% of 
the CRA and pH corrected to 6.0 ± 0.5. The experiment was conducted under a completely 
randomized design with five replications, with treatments using increasing doses of 
magnesium (Mg2+): 0; 25; 50; 100; 200 and 400 mg.kg-1 of soil added to the soil via 
magnesium oxide nanoparticle (NPs-MgO); magnesium oxide (MgO) and magnesium nitrate 
hexahydrate (Mg(NO3)2·6H2O). The treated soil was incubated in plastic pots with a capacity 
of 20 liters for 120 days in a room with a temperature of 20 °C (±2 °C) and a 12:12 hour 
photoperiod (light:dark), with ecotoxicological tests carried out at the times of 0; 60 and 120 
days of incubation. Lethality and reproduction tests were carried out at a temperature of 20 °C 
(±2 °C) and a 12:12 hour photoperiod (light:dark) using three organisms: earthworms of the 
species Eisenia andrei; enchytraeid of the species Enchytraeus crypticus and collembols of 
the species Folsomia candida. The data were submitted to analysis of variance (One-way 
ANOVA), with statistical difference, the means were compared by the Dunnett test (p <0.05). 
The lethality and reproduction tests reached the validation criteria for earthworms, 
enchytraeid and collembols. At 0, 60 and 120 days of incubation, increasing doses of Mg2 + 
did not affect the survival of E. crypticus, E. andrei and F. candida (p> 0.05) in the three 
tested sources. Reproduction at 0 days was affected (p <0.05) only for F. candida in the three 
sources tested, for MgO and Mg(NO3)2·6H2O in all concentrations tested, for NPs-MgO from 
50 mg kg-1, being that for the other organisms (E. crypticus and E. andrei) they were not 
affected (p> 0.05). The 60 and 120 days time did not affect the reproduction of the three 
organisms in any of the tested sources of Mg2+ (p> 0.05). The tests show a greater sensitivity 
of the species F. candida affecting its reproduction rate, with greater toxicity of the sources 
evaluated at 0 incubation time, when compared to 60 and 120 days. For E. crypticus, E. 
andrei reproduction was not affected (p> 0.05) in the three sources tested at time 0, 60 and 
120. Despite having a reduction in the reproduction of F. candida, the NPs-MgO showed a 
low toxic potential for the species studied, which is less toxic than the other sources of Mg2+ 
applied to the soil (MgO and Mg(NO3)2·6H2O). The responses associated with the incubation 
times showed that the tested magnesium sources show less toxicity over time. 
 
Keywords: Terrestrial ecotoxicology, edaphic fauna, nanomaterials, magnesium, Eisenia 
andrei, Candida Folsomia, Enchytraeus cryptus. 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
INTRODUÇÃO 
 
Figura 1. Demanda mundial de alimentos (bilhões de toneladas). Fonte: Adaptado de FAO 
(2018)........................................................................................................................................15 
 
Figura 2. Imagem de nanopartícula de Fe3O4 obtida por microscópio eletrônico de varredura. 
Fonte: COSTA et al.(2019).......................................................................................................17 
 
CAPÍTULO I – AVALIAÇÃO ECOTOXICOLÓGICA DE NANOPATÍCULAS DE 
ÓXIDO DE MAGNÉSIO SOBRE ORGANISMOS EDÁFICOS. 
 
Figura 1. Caracterização morfologica da NPs-MgO em microscópio eletrônico de varredura 
(FEG) (A), e ampliação para visualização de aglomerado irregulares de NPs-MgO formado 
por diversas NPs-MgO esféricas (B).........................................................................................43 
 
Figura 2. Mapa elementar em microscópio eletrônico de varredura (FEG) com espectrômetro 
de dispersão de energia (EDS), mostrando que as nanopartículas são de MgO (A). Diagrama 
de raio X (DRX) confirmando que é realmente NPs-MgO com estruturas altamente cristalinas 
(B).............................................................................................................................................43 
 
Figura 3. Sobrevivência (linha) e reprodução (barras) de Folsomia candida em Latossolo 
Vermelho distrófico (LVd) submetido a doses crescentes de Mg2+ adicionadas ao solo via 
nanopartícula de óxido de magnésio (NPs-MgO); Óxido de magnésio (MgO) e nitrato de 
magnésio hexahidratado (Mg(NO3)2·6H2O), nos tempos 0 dias (A), 60 dias (B) e 120 dias de 
incubação (C). (┬) desvio-padrão (n = 5). Asteriscos (*) indicam diferença significativa para 
o número médio de juvenis e de adultos (p<0,05; One-way ANOVA seguido de teste de 
Dunnett).....................................................................................................................................48 
 
Figura 4. Sobrevivência (linha) e reprodução (barras) de Enchytraeus cryptus em Latossolo 
Vermelho distrófico (LVd) submetido a doses crescentes de Mg2+ adicionadas ao solo via 
nanopartícula de óxido de magnésio (NPs-MgO); Óxido de magnésio (MgO) e nitrato de 
magnésio hexahidratado (Mg(NO3)2·6H2O) ), nos tempos 0 dias (A), 60 dias (B) e 120 dias de 
incubação (C). (┬) desvio-padrão (n = 5). Asteriscos (*) indicam diferença significativa para 
o número médio de juvenis e de adultos (p<0,05; One-way ANOVA seguido de teste de 
Dunnett).....................................................................................................................................49 
 
Figura 5. Sobrevivência (linha) e reprodução (barras) de Eisenia andrei em Latossolo 
Vermelho distrófico (LVd) submetido a doses crescentes de Mg2+ adicionadas ao solo via 
nanopartícula de óxido de magnésio (NPs-MgO); Óxido de magnésio (MgO) e nitrato de 
magnésio hexahidratado (Mg(NO3)2·6H2O), nos tempos 0 dias (A), 60 dias (B) e 120 dias de 
incubação (C). (┬) desvio-padrão (n = 5). Asteriscos (*) indicam diferença significativapara 
o número médio de juvenis e adultos (p<0,05; One-way ANOVA seguido de teste de 
Dunnett).....................................................................................................................................50 
 
Figura 6. Determinação de Mg2+ em Latossolo Vermelho distrófico (LVd) submetido a doses 
crescentes de Mg2+ adicionadas ao solo via nanopartícula de óxido de magnésio (NPs-MgO); 
Óxido de magnésio (MgO) e nitrato de magnésio hexahidratado (Mg(NO3)2·6H2O), nos 
tempos 0 dias (A), 60 dias (B) e 120 dias de incubação (C).....................................................53 
LISTA DE TABELAS 
 
 
CAPÍTULO I – AVALIAÇÃO ECOTOXICOLÓGICA DE NANOPATÍCULAS DE 
ÓXIDO DE MAGNÉSIO SOBRE ORGANISMOS EDÁFICOS. 
 
 
Tabela 1. Parâmetros físicos - químicos do Latossolo Vermelho distrófico (LVd)*...............41 
 
Tabela 2. Porcentagem média de sobrevivência e reprodução de F. candida, E. andrei e E. 
crypticus, ao final dos ensaios de exposição em Latossolo Vermelho distrófico (LVd) 
submetido a doses crescentes de Mg2+ adicionadas ao solo via nanopartícula de óxido de 
magnésio (NPs-MgO); Óxido de magnésio (MgO) e nitrato de magnésio hexahidratado 
(Mg(NO3)2·6H2O) aos 0 dias, 60 dias e 120 dias de incubação no solo. Médias seguidas de 
letras diferentes, na coluna, diferem entre si pelo teste Tukey (p<0,05). ns = Não apresenta 
diferença estatística pelo teste Tukey ( p>0,05); SD = Desvio padrão.....................................52 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 
 
FAO – Organização das Nações Unidas para a Agricultura e Alimentação 
ONU – Organização das Nações Unidas 
ANDA – Associação Nacional para Difusão de Adubos 
USDA – United States Department of Agriculture cattle 
CAPES – Coordenação de Aperfeiçoamento Pessoal de Nível Superior 
FAPESC – Fundação de Amparo à Pesquisa e Inovação do Estado de Santa Catarina 
UDESC – Universidade do Estado de Santa Catarina 
UNOCHAPECÓ – Universidade Comunitária da Região de Chapecó 
PPGCA – Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais 
OECD – Organisation for Economic Co-operation and Development 
ISO – International Organization for Standardization 
ANOVA – Análise de Variância 
LVd – Latossolo Vermelho distrófico 
CRA – Capacidade de retenção máxima de água 
ERO – Espécies reativas de oxigênio 
SD – Desvio padrão 
CV – Coeficiente de variação 
LOEC – Menor concentração de efeito observado 
NOEC – Concentração de efeito não observado 
ns – Não apresenta diferença estatística 
EC20 – Concentração Efetiva 20% 
SAT – Solo Artificial Tropical 
CTC – Capacidade de Troca Catiônica 
KCl – Cloreto de potássio 
DRX – Difração de Raios X 
EDS – Espectrômetro de dispersão de energia 
FEG – Microscópio eletrônico de varredura 
NPs – Nanopartículas 
NPs-MgO – Nanopartículas de óxido de Magnésio 
NPs-ZnO – Nanopartículas de óxido de Zinco 
NPs-Ag – Nanopartículas de Prata 
NPs-TiO2 – Nanopartículas óxido de Titáneo 
NPs-Al2O3 – Nanopartículas óxido de alumínio 
MgO – Óxido de Magnésio 
MgO(NO3)2
.6H2O – Nitrato de magnésio hexahidratado 
ZnO – Óxido de Zinco 
Ag – Prata 
AgNO3 – Nitrato de Prata 
TiO2 – Óxido de Titáneo 
C2H2O4 – Ácido oxálico 
CaCO3 – Carbonato de cálcio 
N – Nitrogenio 
SB – Soma de bases 
MO – Matéria orgânica 
Mg – Magnésio 
Ca – Cálcio 
Al – Alumínio 
P – Fósforo 
K – Potássio 
Mn – Manganês 
Cu – Cobre 
Zn – Zinco 
Fe – Ferro 
H – Hidrogênio 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................................ 15 
 1.1 O setor agrícola brasileiro ....................................................................................................... 15 
 1.2 Nanopartículas na agricultura e o setor de fertilizantes ........................................................... 16 
 1.3 A importância do magnésio para as plantas e o seu papel fertilizante .................................... 19 
 1.4 Nanofertilizantes e meio ambiente .......................................................................................... 21 
 1.5 Organismos edáficos e estudos de ecotoxicidade com nanopartículas .................................... 22 
REFERÊNCIAS .............................................................................................................................. 25 
2 OBJETIVOS ................................................................................................................................. 34 
 2.1 Objetivo geral .......................................................................................................................... 34 
 2.2 Objetivos específicos ............................................................................................................... 34 
3 APRESENTAÇÃO ...................................................................................................................... 35 
CAPÍTULO I - AVALIAÇÃO ECOTOXICOLÓGICA DE NANOPATÍCULAS DE ÓXIDO 
DE MAGNÉSIO SOBRE ORGANISMOS EDÁFICOS. ............................................................ 36 
INTRODUÇÃO ............................................................................................................................... 38 
MATERIAL E MÉTODO .............................................................................................................. 40 
 Organismos teste ........................................................................................................................... 40 
 Solo Teste ..................................................................................................................................... 41 
 Tratamentos e Delineamento Experimental .................................................................................. 42 
 Caracterização da NPs-MgO......................................................................................................... 43 
 Ensaios com F. candida ................................................................................................................ 44 
 Ensaios com E. crypticus .............................................................................................................. 44 
 Ensaios com E. andrei .................................................................................................................. 44 
 Análise estatística ......................................................................................................................... 45 
RESULTADOS ............................................................................................................................... 45 
 Ensaios com F. candida ................................................................................................................ 45 
 Ensaios com E. crypticus .............................................................................................................. 46 
 Ensaios com E. andrei .................................................................................................................. 47 
 Avaliação entre os tempos ............................................................................................................ 51 
DISCUSSÃO.................................................................................................................................... 53 
CONCLUSÃO ................................................................................................................................. 58 
AGRADECIMENTOS ................................................................................................................... 58 
REFERÊNCIAS .............................................................................................................................. 58 
CONSIDERAÇÕES FINAIS .........................................................................................................63 
 
15 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
1.1 O setor agrícola brasileiro 
 
O crescimento populacional nas últimas décadas vem sendo acompanhado pelo 
aumento na demanda por alimentos. No período de 1961 até 2014, a população mundial 
obteve um aumento estimado de 136%; enquanto, a produção de grãos e de carne obtiveram 
um crescimento, respectivamente, de 188 e 345% (GODFRAY et al., 2010; NEUMANN et 
al., 2010; ORGANIZAÇÃO DAS NAÇÕES UNIDAS PARA A AGRICULTURA E 
ALIMENTAÇÃO - FAO, 2018). 
Dados da FAO alertam que se o atual ritmo de consumo continuar no ano de 2050 o 
mundo precisará de 60% a mais de alimentos e 40% a mais de água (ONU BR, 2013). Estima-
se que para as próximas décadas a demanda por alimentos aumente proporcionalmente ao 
crescimento populacional, que deverá alcançar aproximadamente 10 bilhões de pessoas no 
ano de 2050 (CLERCQ; VATS; BIEL, 2018). Com o aumento da concentração populacional 
nas cidades e o crescimento da renda, tenderá rambém a se ampliar-se o consumo de proteína 
animal (SAATH; FACHINELLO, 2018) (Figura 1). 
 
 
 
Figura 1. Crescimento da demanda mundial de alimentos (bilhões de toneladas) para o período de 50 anos. 
Fonte: Adaptado de FAO (2018). 
 
O setor agrícola está cada vez mais pressionado pela crescente demanda de insumos 
alimentares, tornando assim, um desafio para a agricultura mundial que deverá aumentar a 
produção de alimentos sem aumentar os impactos ao meio ambiente. Desta forma, o setor 
1,4
1,7
1,9
2,3
2,5
2,9
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
1980 1990 2000 2010 2020 2030
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)
16 
 
agrícola se adequa às novas regras de um mercado cada vez mais envolvido com a temática da 
preservação do meio ambiente e dos recursos naturais, já que o incremento da produção de 
alimentos terá de vir da intensificação de terras agrícolas já existentes (CARVALHO; 
OLIVEIRA; CRUZ, 2019), e não da expansão das fronteiras agrícolas. 
A FAO (2018) destaca que para suprir a demanda de alimento em 2030 a quantidade 
de áreas agrícolas deverá aumentar de 175 a 220 milhões de hectares (ha), caso não haja 
projeções ainda maiores de volume de alimento produzido, e considere a intensificação da 
produção nas áreas agrícolas com novas tecnologias. A expansão da fronteira agrícola é 
bastante restrita, sendo que as áreas agrícolas disponíveis estão centradas principalmente na 
América Latina e África-Subsariana. Na América Latina, o Brasil, se apresenta como um 
importante produtor mundial de alimentos, por ser um dos maiores produtores agrícolas 
mundiais (SAATH; FACHINELLO, 2018). 
Neste contexto, vem se buscando o desenvolvimento de culturas de alto rendimento, as 
quais demandam a utilização de defensivos agrícolas, fertilizantes e equipamentos com 
tecnologia elevada (ANDREI, 2009). Uma das tecnologias que vem recebendo crescente 
atenção é a nanotecnologia, a qual vêm se destacando nos últimos anos, proporcionando um 
impulso no mercado mundial e potencializando o consumo de materiais, produtos e processos 
voltados para diversas áreas, inclusive para a agricultura (PASCHOALINO; MARCONE; 
JARDIM, 2010; DURAN; MARCATO, 2013; PERLATTI et al., 2013). As aplicações das 
nanopartículas vem sendo utilizadas, na área eletrônica, energia, têxtil, produtos 
farmacêuticos, cosméticos, biomedicina e na agricultura, sendo que as suas utilizações 
começaram a evoluir a partir do ano de 2000, tendo merecida atenção nas ultimas década 
(GOGOS; KNAUER; BUCHELI, 2012). 
 
1.2 Nanopartículas na agricultura e o setor de fertilizantes 
 
A nanotecnologia refere-se às aplicações tecnológicas como um conjunto de 
atividades ou mecanismos de objetos e dispositivos que tenham ao menos uma de suas 
dimensões físicas menores que algumas dezenas de nanômetros, utilizada para a produção dos 
mais variados materiais e/ou produtos, a fim de obter novas propriedades não observadas em 
tamanho micro ou macroscópico (KARUNARATNE; KOTTEGODA; DE ALWIS, 2012; 
TARAFDAR; SHARMA; RALIYA, 2013). 
Podemos diferenciar nanomateriais de nanopartículas através das dimensões que são 
respectivamente em nanoescala e em escala manométrica, sendo assim, a utilização de 
17 
 
nanopartículas pode fornecer um maior nível de funcionalidade e redução do uso quando 
comparado a outros materiais, os quais teriam que ser utilizados em maiores quantidades 
(CHAUDHRY, et al. 2008). Quando se fala em tamanho da partícula é importante conhecer 
os efeitos e impactos que podem produzir, pois as nanopartículas possuem o mesmo elemento, 
mas quando comparado as de maior tamanho comportam-se de forma diferente nas cores, 
propriedades e condutividade elétrica; consequentemente, muda também os impactos ao meio 
ambiente, saúde e sociedade (MARTINS, 2016). De maneira geral as nanopartículas 
apresentam forma geométrica esférica, com diâmetros que variam de 20 a 100 nm, podendo 
ou não formar aglomerados irregulares com diâmetros que variam de 100 a 500 nm, devido à 
forte energia superficial das nanopartículas (COSTA et al., 2019). 
 
 
Figura 2. Imagem de nanopartícula de Fe3O4 obtida por microscópio eletrônico de varredura. 
Fonte: COSTA et al. (2019). 
 
No setor agrícola e agroindustrial, as nanopartículas são introduzidas de maneira 
intencional (DENG; WHITE; XING, 2014), as quais possuem imensos potenciais 
tecnológicos, e atuam no desenvolvimento de mecanismos para liberação lenta e controlada 
de água, fertilizantes, agroquímicos, nanossensores para monitoramento e proteção do solo e 
de plantas (GOGOS; KNAUER; BUCHELI, 2012; PISCOPO et al., 2014). Envolvem o 
encapsulamento e liberação controlada de fertilizantes, pesticidas e herbicidas, processamento 
de alimentos, produção de embalagens inteligentes, sensores para análise de resíduos e 
alimentos, remediação de resíduos de agrotóxicos, tratamento de efluentes e também no 
desenvolvimento de agroquímicos ou nanofertilizantes (BORTOLIN et al., 2013; BECARO et 
al., 2015; MERCANTE et al., 2017), entre outras aplicações que tem por objetivo aumentar a 
18 
 
solubilidade dos compostos, liberando-os de uma forma lenta, e protegendo-os contra a 
degradação prematura (KAH et al., 2013). 
A utilização de nanotecnologias para a fertilização de plantas, também chamada de 
nano-nutrição de plantas, é a aplicação da dimensão manométrica para o fornecimento de 
nutrientes visando à produção de culturas de modo sustentável (DITTA; ARSHAD; 
IBRAHIM, 2015). Vários autores estudaram o uso de agrotóxicos e fertilizantes na agricultura 
moderna e os respectivos impactos no solo (HUANG et al. 2019; ABLER, 2015; DUNCK, 
2015; HOU, et al., 2014), assim como a utilização das nanopartículas como fertilizantes (LI, 
2002; YU, 2005; WANG et al., 2005; ZHANG, 2006a; WANG et al., 2007; BARATI, 2010; 
MALSHE; MALSHE, 2010; JIAN; ZHIMING, 2011; YING; LIU; TIAN, 2012; FARRUKH; 
NASEEM, 2014; SEGATTO, 2018), fertilizantes de liberação lenta (ZHANG, 2004a; 
ZHANG, 2004b; ZHANG, 2006b; PRASAD, 2013) e fertilizantes biológicos (MIN, 2003). 
Trabalhos de pesquisa e patentes vão sendo depositados ao longo dos ultimos anos 
envolvendo nanomateriais para proteção de plantas e fertilizantes (ARAGAY; PINO; 
MERKOCI, 2012; GOGOS; KNAUER; BUCHELI, 2012; KAH; HOFMANN 2014; SERVIN 
et al. 2015), os quais apontam para uma maior produtividade e menor custo de produção. 
A introdução da nanotecnologia na produção de alimentos se refere em diminuir o uso 
de fertilizantes e produtos agroquímicos (MANIMARAN, 2015; ELOY, et al., 2018). Sendo 
assim, as formulações baseadas em nanotecnologia abrangem uma grande variedade de 
produtos para sua produção, potencializando o setor agrícola com novas ferramentas para 
aumentar a produtividade das plantas cultivadas que envolvem nutrientes eficientes na forma 
de nanofertilizantes (TARAFDAR; SHARMA; RALIYA, 2013; KAH; HOFMANN, 2014; 
PERLATTI, et al., 2013).Estes tipos de formulações de nanopartícula visam reduzir as 
aplicações de produtos, causando menores perdas para o ambiente e obtendo um melhor 
desempenho, aumentando a sua eficiência e diminuindo os efeitos indesejáveis aos 
organismos não alvos (RAI; INGLE, 2012; PERLATTI et al., 2013; DITTA; ARSHAD; 
IBRAHIM, 2015; MASTRONARDI et al. 2015; SERVIN et al. 2015; THUL; SARANGI, 
2015), já que a eficiência do uso de produtos químicos agrícolas é muito baixa (ZHANG et 
al., 2017). 
Como um dos maiores produtores de grãos do mundo, o Brasil é o quarto maior 
consumidor de fertilizantes do mundo e o sexto maior produtor (BENITES, 2014). De acordo 
com Pereira et al. (2017), o Brasil importa a maior parte dos fertilizantes consumidos no país, 
os quais podem representar um custo médio de 50% para alguns sistemas de produção. 
19 
 
Segundo dados da Associação Nacional para Difusão de Adubos - ANDA (2019), as 
tendências mundiais e nacionais do consumo de fertilizantes vêm aumentando 
significativamente, no ano de 2018, com o Brasil utilizando 35,5 milhões de toneladas de 
fertilizantes, sendo que 77,5% destes foi importado, apresentando um aumento de 3,5% do 
consumo em comparação ao ano de 2017. Desta forma, os nano-fertilizantes podem 
representar uma alternativa eficiente para maximizar a utilização de nutrientes, diminuindo a 
quantidade utilizada dos mesmos. 
 
1.3 A importância do magnésio para as plantas e o seu papel fertilizante 
 
 
O magnésio (Mg2+) apresenta um papel essencial no metabolismo de plantas e animais, 
sendo o sexto elemento mais abundante na crosta terrestre (DECHEN; NACHTIGALL, 
2007). Nas plantas o Mg2+ é responsável pela sua osmorregulação atuando como cofator em 
plantas para mais de trezentas reações enzimáticas (BRAGANÇA et al., 2008; COVRE et al., 
2013). Seu papel está relacionado à uma multiplicidade de funções, principalmente, como 
ativador de reações enzimáticas, bem como no papel estrutural como componente da molécula 
de clorofila (MENDES; SENÔ; OLIVEIRA, 2018), manutenção da integridade dos 
ribossomos (CAMMARANO et al., 1972), estabilidade estrutural de ácidos nucléicos e 
membranas, movimento de carboidratos na planta, e estímulo à captação e transporte do 
fósforo (DECHEN; NACHTIGALL, 2007; HAWKESFORD et. al, 2012). 
 Quando as plantas apresentam deficiência de Mg2+ os sintomas são clorose internerval 
e, quando em estresse severo, pode aparecer necrose (CAKMAK; MARSCHNER, 1992; 
SILVA et al., 2017), também ocorre um aumento dos níveis de antioxidantes e das atividades 
das enzimas antioxidativas. Esta resposta é um dos primeiros e mais comum sinais da 
deficiência de Mg2+ e, consequentemente a esta resposta, inicia a degradação da clorofila e a 
redução na taxa de crescimento da planta (CAKMAK; KIRKBY, 2008), ocasionando uma 
menor produtividade em virtude de suas funções (MEDEIROS et al., 2008; NASCIMENTO 
et al., 2009). A deficiência de Mg2+, também interfere no crescimento radicular das plantas 
devido a redução na translocação de carboidratos para a raiz, prejudicando a absorção de 
outros nutrientes (WIEND, 2007). Por outro lado o excesso de Mg2+ também pode retardar o 
crescimento e interferir em processos metabólicos das plantas (NASCIMENTO et al., 2009; 
VENKATESAN; JAYAGANESH, 2010). 
 Para as principais culturas agricolas, como a soja e o milho a concentração média de 
20 
 
Mg2+ para o desenvolvimento vegetal varia respectivamente de 0,25 a 1,0% e 0,13 a 1,0% da 
massa seca (KIRKBY; MENGEL 1976). Pesquisas demonstraram que a exportação do 
nutriente para os grãos da cultura da soja e do milho, são respectivamente na faixa de 2 kg e 
1,5 kg de Mg2+ por tonelada produzida (EMBRAPA, 2008; BROCH; RANNO, 2012), 
evidenciando a maior exigência do nutriente pela leguminosa, sendo este um elemento 
limitador a obtenção de altas produtividades. 
 No solo, o Mg2+ está associado principalmente na fração mineral nas formas não 
trocável, trocável e na solução do solo (KIRKBY; MENGEL, 1976; DECHEN; 
NACHTIGALL, 2007). No Brasil solos bastante intemperizados apresentam baixa quantidade 
de Mg2+, as quais estão ligadas principalmente a presença da caulinita (MELO et al., 2004), 
com concentração média do nutriente nos solos muito baixa, variando conforme a textura, 
sendo que em solos arenosos os níveis são normlamentes baixos (0,05%) e solos argilosos 
mais elevados (0,50%); em média os solos brasileiros apresentam entre 0,03 a 0,84% 
(KIRKBY; MENGEL, 1976; NILSSON, 1987). 
 A calagem é uma prática bastante utilizada na agricultura brasileira, visto que seus 
efeitos estão relacionados ao aumento do pH, mas também, com a disponibilização de Ca e 
Mg2+, além da redução dos efeitos tóxicos causados pelo Al3+ (VAN RAIJ, 2011). Assim, a 
principal forma de aplicação e fornecimento de Mg2+ para as plantas é a partir da aplicação de 
calcário, que por sua vez pode ser um limitante para a aplicação de Mg2+ para as culturas, sem 
que haja calagem ou até mesmo, quando se aplica outras fontes de corretivos de acidez que 
não disponibilizem Mg2+. De modo geral, a recomendação da dose de Mg2+ a ser aplicada ao 
solo tem sido bastante variável, de 10 a 120 kg.ha-1(SENBAYRAM et al., 2016). 
A utilização de nanofertilizantes de Mg2+ pode ser uma alternativa ao fornecimento de 
Mg2+ para as plantas de maneira eficiente e eficaz, principalmente como reposição do 
nutriente para solos não calcariados, ou corrigidos com calcário calcítico, ou fontes 
alternativas de correção como o Dregs e o calcário de conchas, que não apresentam Mg2+ na 
sua composição. 
Embora os nanomateriais sejam amplamente empregados por diversos setores, e a NPs-
MgO represente um potencial fertilizante onde, pouco ainda se sabe sobre o efeito da 
utilização das mesmas; provoca uma grande preocupação quanto aos impactos e riscos 
potenciais que estas podem causar ao meio ambiente e à saúde humana, o que eleva a 
importância da determinação da sua toxicidade em várias espécies de interesse biológico 
21 
 
(ASHARANI et al., 2008; NOGUEIRA; PAINO; ZUCOLOTTO, 2013), para uma melhor 
compreensão de seu efeito quando incorporadas ao sistema terrestre (BOUR et al., 2015). 
 
1.4 Nanofertilizantes e meio ambiente 
 
A utilização de nanofertilizantes na agricultura está crescendo cada vez mais nos 
últimos anos, devido à alta demanda e, pouco se sabe sobre a sua influência no solo devido ao 
seu comportamento ser afetado pelo pH do mesmo onde, quando em pH baixo as mesmas 
tendem a se agregar e em pH mais alto tendem a ter uma maior estabilidade no solo 
(BADDAR; MATOCHA; UNRINE, 2019). 
A nanotecnologia é uma revolução tecnológica que resulta em diversos materiais, o 
que tem merecida atenção de vários países, inclusive o Brasil, por apresentar uma agricultura 
sem regulamentação no uso de nanomateriais, e por ser um dos maiores produtores de grãos 
do mundo, apresentando uma ampla oportunidade de pesquisa e inovações com os 
nanomateriais (ALVES et al., 2019). No entanto, para sua utilização maiores conhecimentos 
nesta área devem ser gerados, juntamente com a busca de respostas e explicações quanto à sua 
utilização (PISCOPO, 2014). 
Várias pesquisas defendem o uso das nanopartículas na agricultura (ROCHMAN et al, 
2011; WILSON, 2012), nos alimentos, embalagens, entre outros (SOZER; KOKINI, 2010; 
STAMPFLI; SIEGRIST; KASTENHOLZ, 2010; BUZBY, 2010). No entanto, estudos 
discutem os possíveis efeitos destes produtos aos seus consumidores e também ao ambiente, 
devido ao seu potencial de contaminação ocasionado pelo seu diminuto tamanho e alta 
capacidade de difusão, com possibilidade de ocasionar danos a cadeia alimentar 
(PASCHOALINO, 2010; PYRRHO; SCHRAMM, 2012; TSAI, 2012; PERAZZOLI, 2015). 
A utilização de nanomateriais na agricultura deve ter atenção aos possíveis riscos ao meio 
ambiente, devido esses materiais serem aplicados de maneira intencional, sendo 
cientificamenteavaliados para garantir segurança na sua utilização (GOGOS; KNAUER; 
BUCHELI, 2012). 
Características que tornam as nanopartículas interessantes do ponto de vista de 
aplicação tecnológica podem ser indesejáveis quando essas são liberadas ao meio ambiente, 
pois de modo geral, sabe-se muito pouco sobre a biodisponibilidade, biodegradabilidade e 
toxicidade dos novos nanomateriais, devido ao seu pequeno tamanho que facilita o seu 
transporte na água e solo, e sua propagação na atmosfera, dificultando sua remoção (QUINA, 
22 
 
2004; SOM et al., 2010; 2011; PERAZZOLI, 2015). Por esse motivo preocupações na 
sociedade civil e científica, geram a necessidade de estudos dos impactos que estes compostos 
podem causar ao meio ambiente, principalmente aos organismos do solo (PERAZZOLI, 2015; 
HUANG et al. 2019), podendo ocasionar efeito de toxicidade, alteração dos próprios agentes 
tóxicos e nutrientes, bem com alterações nos compostos naturais (SIMONET; VALCÁRCEL, 
2009), necessitando serem estudados. 
Desta forma a falta de abordagens padronizadas para caracterizar os efeitos deletérios 
das nanopartículas, juntamente com a incerteza de como esses efeitos podem ser incorporados 
na avaliação de risco ecológico demostram a necessidade de testar todo nanomaterial 
produzido e comercializado (KLAINE et al., 2012), tornando assim necessários estudos para 
determinar métodos seguros de utilização das nanopartículas (HANDY; OWEN; VALSAMI-
JONES, 2008). 
 
1.5 Organismos edáficos e estudos de ecotoxicidade com nanopartículas 
 
A ecotoxicologia pode ser definida como a ciência que estuda os efeitos adversos de 
substâncias naturais ou sintéticas sobre os organismos vivos populações ou comunidades, nos 
ambientes terrestres e aquáticos (BIANCHINI; MARTINS; JORGE, 2009), tendo como 
objetivo compreender, caracterizar e estimar os efeitos deletérios de substâncias químicas de 
origem antrópica no meio ambiente, bem como avaliar as medidas necessárias para prever, 
conter ou tratar os danos causados (DÖRR et al., 2014). Assim, os testes de toxicidade são 
ensaios laboratoriais realizados sob condições experimentais específicas e controladas 
(COSTA et al., 2008), os quais expõem organismos testes a uma matriz contaminada, com o 
objetivo de avaliar se a contaminação é alta o suficiente para causar algum efeito adverso 
sobre a taxa de sobrevivência, crescimento, desempenho reprodutivo e mudanças 
comportamentais (LIMA, 2009), a curto e longo prazo sobre organismos, com o objetivo de 
proteger o funcionamento dos mesmos no ecossistema terrestre (ANDRÉA, 2012). 
 Os ensaios em laboratório são realizados utilizando organismos indicadores, que em 
função de suas características, apresentam um limite de tolerância ecológica muito pequena, 
tais como colêmbolos, minhocas, enquitreídeos, ácaros, isópodes, diplópodes, entre outros 
(BIANCHI et al., 2010; CHELINHO et al., 2011; AMORIM et al, 2012; PELOSI et al, 2013; 
BARETTA et al., 2014); os quais tem seus ensaios estabelecidos pela INTERNATIONAL 
ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO) utilizando protocolos padrão para 
23 
 
minhocas como as das espécies Eisenia fetida e Eisenia andrei (ISO 11268-1, 1993; ISO 
11268-2, 1998 e ISO 17512-1, 2008); colêmbolos Folsomia candida (ISO 11267, 1999) e 
enquitreídeos Enchytraeus sp. (ISO 16387, 2004). Tais organismos são assim denominados 
como organismos bioindicadores, sensíveis, cosmopolitas e de fácil reprodução em condições 
laboratoriais. 
Dentre eles, a ordem mais abundante no ecosistema terrestre é a Collembola, utilizada 
em ensaios que avaliam a qualidade dos solos (OLIVEIRA-FILHO; BARETTA, 2016; 
WINCK et al., 2017). Esses organismos, juntamente com muitos outros são responsáveis pela 
decomposição da matéria orgânica do solo (EISENHAUER et al., 2009), sendo excelentes 
bioindicadores para ensaios ecotoxicológicos (BUCH et al., 2016). A espécie Folsomia 
candida (Isotomidae) é recomendada pela ISO (1999), sendo considerada a a mais 
representativa (AN; KIM; LEE, 2013), por apresentar uma resposta de grande interesse na 
avaliação de solos contaminados (SALMON et al., 2014). 
 Outros organismos que apresentam sensibilidade as mudanças no ambiente, são as 
minhocas e os enquiteídeos (Lumbricidae), os quais apresentam repostas comportamentais e 
reprodutivas decorrentes de forças bióticas e abióticas, atuando na decomposição da matéria 
orgânica do solo, ciclagem de nutrientes, entre outras funções importantes no sistema solo 
(BEYNON, 2012; LUMARET et al., 2012), tornando assim organismos ampalmente 
utilizados em ensaios ecotoxicológicos. 
 Devido a grande importância destes organismos e muitos outros da comunidade 
biológica do solo, objetivando a manutenção e sustentação do funcionamento do ecossistema, 
o monitoramento de práticas antrópicas sobre os mesmos devem ser realizadas e, incluem, a 
utilização de nanomateriais, e o impacto de sua utilização sobre os organismos terrestres. 
Desta forma uma das maneiras de se avaliar os efeitos dos nanomateriais aos organismos 
edáficos, se dá por meio da realização de testes de toxicidade, os quais podem ser utilizados 
para determinar a concentração aceitável de uma substância no solo. 
 Testes ecotoxicológicos com organismos edáficos, constituem uma ferramenta de 
avaliação ambiental para o estudo de NPs-MgO; já utilizada no estudo de outros 
nanomateriais (NPs-ZnO, NPs-Ag, NPs-TiO2) em solos de outros países (CAÑAS et al., 
2011; HEGGELUND et al., 2014; MCSHANE et al., 2011; SCHLICH et al., 2013), mas 
ainda pouco conhecido o seu efeito para os solos brasileiros (ALVES et al., 2019). 
Este tipo de análise utiliza ferramentas que permitem responder antecipadamente a 
toxicidade das nanopartículas, indicando se houver potencial de toxicidade e seus mecanismos 
24 
 
de ação em organismos vivos (AZEVEDO; CHASIN, 2003; MAGALHÃES; FERRÃO-
FILHO, 2008). 
Existe uma grande escassez de estudos que testem a utilização de nanopartículas de 
óxido de magnésio (NPs-MgO) em organismos e, principalmente, em solos naturais de 
regiões tropicais. Estudo avaliando a toxicidade de NPs-MgO foi apenas encontrado sobre 
organismos aquáticos, avaliando o desenvolvimento de larvas de peixes zebra e demonstraram 
efeitos tóxicos na taxa de eclosão e sobrevivência de embriões, causando um número 
significativo de malformações, quando da utilização de doses a partir de 50 mg.L-1 de água 
(GHOBADIAN et al., 2015). 
Para estudos realizados com outros nanomateriais verifica-se que a utilização de 
nanopartícula de óxido de alumínio (NPs-Al2O) e óxido de titânio (NPs-TiO2), impactam a 
reprodução e o comportamento de minhocas da espécie Eisenia fetida, em níveis elevados 
improváveis de serem encontrados no ambiente (COLEMAN et al., 2010; CAÑAS et al., 
2011). Outros estudos com nanopartículas de óxido de zinco (NPs-ZnO) mostraram que as 
minhocas das espécies Eisenia fetida e Eisenia andrei não são afetadas quando expostas as 
nanopartículas no solo (YADAV, 2017; ROMERO-FREIRE, 2017; ALVES et al., 2019). 
Para minhocas, vários estudos vem sendo desenvolvidos avaliando os possiveis efeitos 
sobre a sobrevivência e reprodução quando expostas as nanopartículas (ROMERO-FREIRE et 
al., 2017; ALVES et al. 2019; GARCÍA-GOMEZ, 2020). Estudo com colêmbolos também 
são realizados (WAALEWIJN-KOOL et al, 2013; WAALEWIJN-KOOL et al, 2014.; 
VELICOGNA et al., 2016), nematoides (WANG et al., 2010) e isópodes (DROBNE; JEMEC; 
TKALEC, 2009; TOURINHO et al., 2013), e mostram que as nanopartículas podem ser 
tóxicas para estes organimos. Com plantas trabalhos são realizados a fim de se obter qual o 
impacto das nanopartículas sobre o seu desenvolvimento (ZHAO et al., 2013; VELICOGNA 
et al., 2016), assim como microrganismos do solo (COLLINS et al., 2012; SCHLICH; 
HUND-RINKE, 2015; PERAZZOLI, 2015). 
De acordo com os trabalhos citados acima as nanopartículas apresentaram de alguma 
forma efeitossobre os organismos do solo em geral, ora neutro e ora maléficos, o que 
demostra a importância de realizarmos pesquisas com estes novos materiais, a fim de fornecer 
maiores informações da exposição destes aos organismos que vivem no solo (WAALEWIJN-
KOOL; ORTIZ; VAN GESTEL, 2012), monitorando seus efeitos tóxicos e seu destino no 
meio ambiente (RAJPUD et al. 2018). 
 
25 
 
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34 
 
2 OBJETIVOS 
 
2.1 Objetivo geral 
 
Avaliar o potencial ecotoxicológico do Mg2+ adicionado via nanopartícula de óxido de 
magnésio (NPs-MgO); Óxido de magnésio (MgO) e nitrato de magnésio hexahidratado 
(Mg(NO3)2·6H2O) incubado ao longo do tempo em solo tropical, sobre minhocas (Eisenia 
andrei), colêmbolos (Folsomia candida) e enquitreídeos (Enchytraeus cryptus). 
 
2.2 Objetivos específicos 
 
 
1. Avaliar a toxicidade da nanopartícula de óxido de magnésio (NPs-MgO) sobre a 
sobrevivência e reprodução de minhocas da espécie Eisenia andrei; colêmbolos da espécie 
Folsomia candida e enquitreídeos Enchytraeus cryptus, por meio de testes ecotoxicológicos 
padronizados ISO e OECD em latossolo; 
2. Verificar o efeito da toxicidade conforme o tempo de incubação (0, 60, 120 dias) da 
nanopartícula NPs-MgO no solo; 
3. Comparar a resposta obtidas nos testes com nanopartícula a padrões comerciais de óxido de 
magnésio (MgO) e nitrato de magnésio hexahidratado (Mg(NO3)2·6H2O). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
35 
 
3 APRESENTAÇÃO 
 
Esta dissertação apresenta informações sobre o efeito ecotoxicológico de Mg2+ 
adicionado ao solo via nanopartícula de óxido de magnésio (NPs-MgO); óxido de magnésio 
(MgO) e nitrato de magnésio hexahidratado (Mg(NO3)2·6H2O) incubado ao longo do tempo 
em solo tropical, sobre minhocas (Eisenia andrei), colêmbolos (Folsomia candida) e 
enquitreídeos (Enchytraeus cryptus). Na introdução geral foi apresentado uma revisão da 
literatura sobre o setor agrícola brasileiro; nanopartículas na agricultura e o setor de 
fertilizantes; importância do magnésio para as plantas e o seu papel fertilizante; 
nanofertilizantes e meio ambiente; e por fim organismos edáficos e estudos de ecotoxicidade 
com nanopartículas. No capítulo I, estudamos o efeito do Mg2+ adicionado ao solo a partir de 
três fontes (NPs-MgO; MgO; Mg(NO3)2·6H2O), incubado no solo (latossolo) por 120 dias, 
com ensaios ecotoxicológicos agudos e crônicos sobre minhocas (Eisenia andrei), colêmbolos 
(Folsomia cândida) e enquitreídeos (Enchytraeus cryptus) em três tempos 0, 60 e 120 dias de 
incubação, o artigo referênte a este capítulo será submetido posterirormente à revista 
Ecotoxicology and Environmental Safety. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CAPÍTULO I 
 
AVALIAÇÃO ECOTOXICOLÓGICA DE NANOPATÍCULAS DE ÓXIDO DE 
MAGNÉSIO SOBRE ORGANISMOS EDÁFICOS. 
 
André Junior Ogliari1, Luciano Luiz Silva1, Josiane Maria Muneron de Mello1, Márcio 
Antônio Fiori1, Dilmar Baretta2, Carolina Riviera Duarte Maluche Baretta1. 
 
*andre_ogliari@unochapeco.edu.br 
 
1Universidade Comunitária da Região de Chapecó, Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais, 
Chapecó, Santa Catarina, Brasil. 
2Universidade do Estado de Santa Catarina, Centro de Educação Superior do Oeste, Chapecó, Santa Catarina, 
Brasil. 
RESUMO. 
A demanda por alimento ao redor do mundo leva a intensificação da produção nas áreas 
agrícolas, a partir de tecnologias com nanomateriais. Desta maneira, a predição do impacto da 
utilização das nanopartículas sobre organismos não alvo torna-se uma medida necessária. O 
objetivo do estudo foi Avaliar o potencial ecotoxicológico do Mg2+ adicionado via 
nanopartícula de óxido de magnésio (NPs-MgO); Óxido de magnésio (MgO) e nitrato de 
magnésio hexahidratado (Mg(NO3)2·6H2O) incubado ao longo do tempo em solo tropical, 
sobre minhocas (Eisenia andrei), colêmbolos (Folsomia candida) e enquitreídeos 
(Enchytraeus cryptus). Para a realização dos ensaios foi utilizado um solo natural sem 
histórico de uso agrícola, coletado na camada de 0 – 0,2 m, classificado como Latossolo 
Vermelho distrófico (LVd) de textura argilosa, seco a 65 ºC em estufa de circulação forçada, 
tamisado em peneira de malha 2 mm, com umidade corrigida para 60% da CRA e pH 
corrigido para 6,0 ± 0,5. O experimento foi conduzido sob delineamento experimental 
inteiramente casualizado com cinco repetições, tendo como tratamentos a utilização de doses 
crescentes de magnésio (Mg2+): 0; 25; 50; 100; 200 e 400 mg.kg-1 de solo adicionadas ao solo 
via nanopartícula de óxido de magnésio (NPs-MgO); óxido de magnésio (MgO) e nitrato de 
magnésio hexahidratado (Mg(NO3)2·6H2O). O solo tratado foi incubado em vasos plástico 
com capacidade de 20 litros por 120 dias em uma sala com temperatura de 20 °C (±2 °C) e 
fotoperíodo 12:12 horas (luz:escuro), com os ensaios ecotoxicológicos realizados nos tempos 
de 0; 60 e 120 dias de incubação. Os ensaios de letalidade e reprodução foram realizados em 
temperatura de 20 °C (±2 °C) e fotoperíodo 12:12 horas (luz:escuro) utilizado três 
organismos: minhocas da espécie Eisenia andrei; enquitreídeos da espécie Enchytraeus 
crypticus e colêmbolos da espécie Folsomia candida. Os dados foram submetidos à análise de 
variância (One-way ANOVA), havendo diferença estatística, as médias foram comparadas 
pelo teste Dunnett (p < 0,05). Os ensaios de letalidade e reprodução atingiram os critérios de 
validação para minhocas, enquitreídeos e colêmbolos. No tempo 0, 60 e 120 dias de 
incubação as doses crescentes de Mg2+ não afetaram a sobrevivência de E. crypticus, E. 
andrei e F. candida (p >0,05) nas três fontes testadas. A reprodução no tempo 0 dias foi 
afetada (p <0,05) apenas para F. candida nas três fontes testadas, para MgO e 
Mg(NO3)2·6H2O em todas as concentrações testadas, para NPs-MgO a partir de 50 mg kg
-1, 
sendo que para os demais organismos (E. crypticus e E. andrei) não foram afetados (p >0,05). 
O tempo 60 e 120 dias não afetou a reprodução dos três organismos em nenhuma das fontes 
testadas de Mg2+ (p >0,05). Os ensaios mostram uma maior sensibilidade da espécie F. 
candida afetando a sua taxa de reprodução, com maior toxicidade das fontes avaliadas no 
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tempo 0 de incubação, quando comparado aos tempos 60 e 120 dias. Para E. crypticus, E. 
andrei a reprodução não foi afetada (p >0,05) nas três fontes testadas no tempo 0, 60 e 120. 
Apesar de ter apresentado uma redução na reprodução de F. candida as NPs-MgO 
demonstraram um baixo potencial tóxico para as espécies estudadas, sendo esta menos tóxica 
as demais fontes de Mg+2 aplicas ao solo (MgO e Mg(NO3)2·6H2O). As respostas associadas 
aos tempos de incubação mostraram que as fontes de magnésio testada apresentam uma 
menor toxicidade ao longo do tempo. 
Palavras-chave: Ecotoxicologia terrestre, fauna edáfica, nanomaterias, magnésio. 
 
ABSTRACT 
 
The demand for food around the world leads to the intensification of production in 
agricultural areas, using technologies with nanomaterials. In this way, the prediction of the 
impact of the use of nanoparticles on non-target organisms becomes a necessary measure. The 
aim of the study was to evaluate the ecotoxicological potential of Mg2+ added via a 
magnesium oxide nanoparticle (NPs-MgO); Magnesium oxide (MgO) and magnesium nitrate 
hexahydrate (Mg(NO3)2·6H2O) incubated over time in tropical soil, on earthworms (Eisenia 
andrei), collembols (Folsomia candida) and enchytraeid