Intrinsic vulnerability assessment, using the EPIK Method, of the fissure-karstic aquifer present in the Lagoa Santa karstic region, Minas Gerais, Brazil

Published
2026-09-24
DOI: https://doi.org/10.14295/ras.v40i2.30422
Keywords: Vulnerability Mapping, Groundwater Protection, EPIK method, Karst, Environmental Management Mapeamento de Vulnerabilidade, Proteção de Aquíferos, Método EPIK, Carste, Gestão Ambiental

    Authors

  • Rodrigo Sergio de Paula Federal University of Minas Gerais - UFMG https://orcid.org/0000-0001-5117-3516
  • Thais Guedes Ayres Silva Federal University of Minas Gerais - UFMG
  • Ana Maria Nascimento Gonçalves Federal University of Minas Gerais - UFMG
  • Gabriel Coelho Diniz Lopes de Sousa Federal University of Minas Gerais - UFMG
  • Letícia Pereira dos Santos Monteiro Federal University of Minas Gerais - UFMG
  • Luiza Monteiro Espíndola Soares Federal University of Minas Gerais - UFMG
  • Rafael Fernando Marinho Quintão Federal University of Minas Gerais - UFMG
  • Vitória Gomes Macêdo Federal University of Minas Gerais - UFMG
  • Paulo Henrique Ferreira Galvão Federal University of Minas Gerais - UFMG

Abstract

This paper presents an intrinsic vulnerability analysis performed in the Lagoa Santa Karst Environmental Protection Area (EPA), north of Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil. This region contains important karstic and fissure-karstic aquifers, essential water sources for urban, industrial and agricultural uses. Classifying the area into contamination vulnerability classes provides a basis for sustainable aquifer management by competent regulatory agencies, ensuring water availability for present and future populations. The area was analyzed using the parametric system EPIK, which utilizes specific geological, geomorphological, and hydrological variables to segregate the region into contamination vulnerability classes. Because this method was originally developed in Switzerland, a temperate climate region, adapting it to the tropical karstic region was necessary for this study. Consequently, intrinsic vulnerability maps comparing the original and modified EPIK methods are presented, illustrating the distribution of respective vulnerability classes across the study area. Notably, the very high vulnerability class represents 10% of the total area (49.8 km²), corresponding to sites featuring very thin soil profiles and/or where outcrops and dolines occur. Results suggests this method is effective; however, the protective cover parameter necessitated adaptation due to tropical climate conditions. In the original method, classes are defined using a broad soil thickness interval (0-200 cm). Applying these originals intervals to the study area classified most of the region into a single class, significantly reducing the method’s classification capability. Therefore, changing parameter intervals to P1: 0-1.6 m, P2: 1.6–8 m, P3: 8–16 m, and P4: >16 m was required to match local conditions.

References

AMARAL, D. G. P. Análise do comportamento e desempenho hídrico das depressões cársticas da região da APA Carste Lagoa Santa (MG). 2018. Dissertação (Mestrado em Geologia) - Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2018.

ANDRADE, I. B.; AMORIM, B. D. J. Mapeamento geológico com ênfase na relação hidraúlica entre o complexo granítico-gnáissico com o Grupo Bambuí. 2018. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Geologia) - Universidade Federal De Minas Gerais. Belo Horizonte, 2018. p. 110.

CARDOSO, F. A. Natural background levels of inorganic elements in the groundwaters of the Lagoa Santa Karst Region, Minas Gerais, Brazil. 2019. Dissertação (Mestrado em Geologia) - Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2019

CANIE. Cadastro nacional de informações espeleológicas, 2019. Brasília, 2020. Available at: https://www.icmbio.gov.br/cecav/canie.html. Acess in: 23 Apr. 2020.

DE PAULA, R.S. Modelo conceitual de fluxo dos aquíferos pelíticos-carbonáticos da região da APA Carste Lagoa Santa, MG. Tese de Doutorado, Instituto de Geociências, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte. 279p. 2019.

SOUZA, R. T. de. 2020. Vulnerabilidade de aquiféros cársticos com cobertura espessa de solo: metodológica COP-sola em ambiente tropical úmido. 2020. Tese (Doutorado em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos) – Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2020.

DOERFLIGER, N.; JEANNIN, P. Y.; ZWAHLEN, F. Water vulnerability assessment in karst environments: a new method of defining protection areas using a multi-attribute approach and GIS tools (Epik Method). Environmental Geology, [s. l.], v. 39, n. 2, p. 165-176, Dec. 1999.

FEITOSA, Fernando A. Carneiro (Coord.) et al. Hidrogeologia: conceitos e aplicações. 3 ed., rev. e ampl. Rio de Janeiro: CPRM; Recife: LABHID, 2008. 812 p. il., color. ISBN 9788574990613.

JAXA. Advanced Land Observing Satellite. Tokyo, 2016. Available at: https://asf.alaska.edu/data-sets/sar-data-sets/alos-palsar/. Acess in: 16 May. 2020.

KÖPPEN, W.Das geographische System der Klimate. In: KÖPPEN, W., R. Geiger (ed.). Handbuch der Klimatologie. Berlin: Gebrüder Bornträger, 1936. p. 1–44, part C.

LIMA, F. M. F. D. S.; FONSECA, F. H. D. R.; MATINAGA, L. K. Geologia E Hidrogeologia da Bacia Gordura-Escrivânia – MG Escala 1:50.000. 2017. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Geologia) – Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2017.

MAGALHÃES, C. C. D. C.; SILVA, T. G. A. Mapeamento hidroestratigráfico dos aquíferos cársticos nos municípios de Matozinhos e Pedro Leopoldo, MG. 2018. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Geologia) – Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2018.

NRC. Ground water vulnerability assessment: predicting relative contamination potential under conditions of uncertainty. committee for assessing ground water vulnerability. Washington D.C.: National Academy Press,1993

PEREIRA, D. L. et al. Adapting the EPIK method to Brazilian Hydro(geo)logical context of the São Miguel watershed to assess kartic aquifer vulnerability to contamination. South American Journal of Earth Sciences, [s. l.], v. 90, p. 191-203, 2019. DOI: 10.1016/j.jsames.2018.12.011

PESSOA, P. F. P. Hidrogeologia dos aquiferos cársticos cobertos de Lagoa Santa, MG. 2005. Tese (Doutorado em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos) - Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2005.

RIBEIRO, J. H. et al. Projeto Vida: mapeamento geológico, região de Sete Lagoas, Pedro Leopoldo, Matozinhos, Lagoa Santa, Vespasiano, Capim Branco, Prudente De Morais, Confins e Funilândia, Minas Gerais: relatório final, Escala 1:50.000. Belo Horizonte: CPRM, 2003.

RIBEIRO, C. G. et al. Levantamento geológico estrutural aplicado aos fluxos dos aquíferos cárstico-fissurais da região da APA Carste De Lagoa Santa, Minas Gerais. 2016. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Geologia) – Universidade Federal De Minas Gerais, Belo Horizonte, 2016.

RIBEIRO, C. G. et al. Análise dos fluxos nos aquíferos cárstico-fissurais da região da APA Carste De Lagoa Santa, MG. Águas Subterrâneas, Belo Horizonte, v. 33, N. 1, p. 12-21, 2019.

SHINZATO, E. O Carste da Área de Proteção Ambiental de Lagoa Santa (MG) e sua influência na formação dos solos. 1998. Dissertação (Mestrado em Produção Vegetal) – Universidade Estadual do Norte Fluminense, Campo dos Goytacazes, 1998.

SHUSTER, E. T.; WHITE W. B. Seasonal fluctuations in the chemistry of limestone springs: a possible means for characterizing carbonate aquifers. Journal of Hydrology, [s. l.], v. 14, n. 2, p. 93-128, 1971.

TEODORO, M. I. P. et al. Hidrodinâmica do sistema aquífero cárstico Bambuí, com uso de traçadores corantes, na região de Lagoa Santa, Minas Gerais. Águas Subterrâneas, Belo Horizonte, v. 33, N. 4, p. 392-406, 2019.

TEODORO, M. I. P. Hidrodinâmica das zonas cárstica e cárstica-fissural do sistema aquífero Bambuí por meio de traçadores corantes e da análise das estruturas rúpteis na região de Lagoa Santa, Minas Gerais. 2020. Dissertação (Mestrado em Geologia) - Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2020.

TULLER, M. P et al. 2010. Projeto Sete Lagoas-Abaeté: Folha Contagem (1:100.000). Belo Horizonte: Serviço Geológico Do Brasil–CPRM., 2010.

VIANA, H. S.; TAVARES, V. P. Apa Carste De Lagoa Santa: Meio Físico. Belo Horizonte: Ibama/Cprm, 1998.

VIEIRA, L. C. M. Características da geologia e geoquímica do grupo Bambuí na APA Carste de Lagoa Santa, MG. 2015. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Geologia) – Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2015.

VRBA, J.; ZAPOROZEC, A. Guidebook on mapping groundwater vulnerability: IAH. Vol 16. Hannover: Heise Publ., 1994.

WHITE, W. B. Conceptual models for karstic aquifers. Speleogenesis and Evolution of Karst Aquifers, Pensilvânia, p. 6, Jan. 2003.

ZAPOROZEC, A. Groundwater pollution potential of Barron County, Wisconsin: Map 87-2i, scale 1:100.000. Madison: Wisconsi Geological and Natural History Survey, 1985.

ZUPO, A. Aplicação e adaptações de métodos de vulnerabilidade intrínsica em climas tropicais - Quadrilátero Ferrífero, Brasil. 2024. Dissertação (Mestrado em Geologia) -Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2024.

ZWAHLEN, F. COST action 620: Vulnerability and Risk Mapping for the protection of carbonate (karst) aquifers. Brussels: European Commission, 2003.

How to Cite
Paula, R. S. de, Silva, T. G. A., Gonçalves, A. M. N., Sousa, G. C. D. L. de, Monteiro, L. P. dos S., Soares, L. M. E., … Galvão, P. H. F. (2026). Intrinsic vulnerability assessment, using the EPIK Method, of the fissure-karstic aquifer present in the Lagoa Santa karstic region, Minas Gerais, Brazil . Águas Subterrâneas, 40(2), 1–20. https://doi.org/10.14295/ras.v40i2.30422