Halda Ema

Odval důlní hlušiny Ema (halda Ema-Terezie) patří mezi nejstarší odvaly na Ostravsku a tvoří výraznou dominantu města (Obr. 1). Nachází se v katastrálním území Slezské Ostravy, ze SV a V těsně sousedící s městskou zástavbou rodinnými domky, na S a SZ s areálem bývalého Dolu Petr Bezruč a na JZ s plochou údolí Trojice s bývalou koksovnou Trojice. Tvar odvalu je kuželový kombinovaný se svahovým, jehož terén je svažitý k JZ, částečně vyrovnaný mocnými vrstvami navážek, které postupně vytvořily těleso odvalu. V důsledku sléhávání hlušiny již došlo k poklesu kuželu o více než 10 m a u paty kužele se vytvořila nepravidelná tabulová plocha. Objem celého komplexu je asi 2,6 mil. m³ a rozkládá se na ploše 21,3 ha. V současné době je halda Ema pod správou DIAMO, státní podnik.

Odval byl do provozu uveden v roce 1920. Vznikl navážením uhelné hlušiny z dolů Ema, Trojice a Petr Bezruč (Terezie), respektive historicky ještě starších důlních děl a také koksovny Terezie. Jedná se o jeden z nejstarších odvalů na Ostravsku, který byl v provozu až do roku 1995, a dnes je zařazen mezi dominanty a těžební památky regionu.

Morfologicky se jedná o svahový odval kombinovaný s odvalem kuželovým. Svah odvalu je vyvinut jen částečně, neboť k jeho sypání docházelo postupně, po dílčích terénních úpravách původního podloží. Původní konfigurace povrchu terénu je tak dnes již nezjistitelná. S ohledem na původně zejména ruční způsob dobývání kvalitních uhelných slojí nebylo kdysi procento ukládané hlušiny příliš velké, avšak objem deponovaného materiálu narůstal s postupnou mechanizací těžby. Mimo běžné karbonské horniny zde bylo uloženo i blíže nezjistitelné množství stavebního, komunálního a domovního odpadu. Těsně po válce byly v patě odvalu ukládány také sutě z rozbombardovaných domů, a podle svědectví pamětníků se na odval sypaly i dřevěné piliny a ukládaly se zde také výpěrky z úpraven, které místy činí odhadem až 15 % objemu.

Odval je stále termicky aktivní (Obr. 2), termické procesy, včetně otevřených požárů, zde probíhají již desítky let s různou intenzitou. Evidentní termické procesy v odvalu Ema probíhají i v současnosti a jsou pozorovatelné těsně před vrcholem centrálního kužele zejména na jeho JZ části svahu v pásu širokém 7–12 m v místě, kudy vedl vozíkový výtah, kterým byla hlušina vyvážena na odval (prostor bývalé lanovky). V těchto místech se na ploše cca 2 000 m² nacházejí otevřené průduchy s výstupem horkých plynných zplodin hoření se silným aromatickým zápachem.

Na odvalu probíhá dlouhodobý monitoring jeho termické aktivity, který prokázal, že ve vnitřním tělese odvalu se teplota několik posledních let významně nemění. Termická měření pomocí sond prokázala stálou přítomnost jemnozrnných hořlavých částic, které přispívají ke samovznícení odvalu. Projevy samovznícení je možné sledovat ve formě průduchů s výstupem horkých plynů doprovázené charakteristickým zápachem síry (Obr. 3). Probíhající vnitřní termální aktivita haldy se projevuje i na jejím povrchu, na mnohých místech lze naměřit rozmezí teplot 12–82 °C (v závislosti na místě měření). Průzkumné práce, které probíhaly v rámci průzkumu a monitoringu termických procesů na odvalu Ema v letech 2007–2009, zahrnovaly opakované provedení termovizních snímků, sledování podpovrchových teplot a také sledování teplot v hloubce 3 m pod povrchem pomocí termometrických sond a měření koncentrací plynů.

Bylo potvrzeno, že obsah spalitelných látek analyzovaný z odebraných vzorků se pohybuje v rozmezí 6–22 %, což je z hlediska možného vzniku a rozvoje endogenního požáru dostatečné množství pro pokračování termických procesů. Screening provedený na odvalu indikoval obsahy CH₄ v půdním vzduchu na úrovni spodní hranice citlivosti analyzačního přístroje, koncentrace CO₂ v půdním vzduchu se pohybovala v rozmezí 0,2–2,6 %, avšak v místech otevřených průduchů až 9,7 %. Maximální naměřená koncentrace CO pomocí sond byla zjištěná 95 ppm, přičemž maximální koncentrace CO naměřená v otevřeném průduchu byla zaznamenána ve výši až 1306 ppm, což lze považovat za koncentraci zdraví nebezpečnou. Výsledky realizovaného atmoscreeningu a termoscreeningu a projevy na půdním krytu svědčí o probíhajícím hoření ve velké části odvalu.

Odval byl kvůli termickým procesům opakovaně sanován, avšak tyto pokusy o sanaci centrálního kužele nebyly účinné. Jako příklad lze uvést provozní pokus sanace existujících termických procesů spojený s prevencí vzniku nových ložisek termické aktivity z 60. let, který spočíval ve společném sypání haldoviny a elektrárenského popílku. Dokonce byla vytvořena technologická linka, kde docházelo k promíchávání obou materiálů, a jejíž součástí byla i skládka popílku umístěná mimo vrchol odvalu, která byla ohraničená hrází z důlní hlušiny o výšce 2,5–3 m. Po promíchání se směs v důlních vozech dopravovala na odval, kde se vyklápěla. Uvedený provozní pokus se vyznačoval řadou nevýhod, například separací hornin při vysypávání, kdy větší a těžší kusy se sesouvaly na úpatí kužele a do svahu se dostával pouze popílek. Vlivem srážkové činnosti byl však opětovně splavován a docházelo k ujíždění svahu. Vzhledem k vlastnostem popílku a k jeho přibývajícímu množství v tělese odvalu tak podstatným způsobem klesala stabilita odvalu.

Lokalitu Ema negativně ovlivnila i úzká spojitost s přilehlým odvalem dolu Trojice, na kterém došlo zřejmě vzhledem k vysokému obsahu spalitelných látek v hlušině k samovznícení a následnému požáru.  Proto byly v 80. letech minulého století na odval sypány izolační pásy, které zabraňovaly šíření záparu v části odvalu Ema na blízký odval v areálu dolu Petr Bezruč.

Z hlediska rekultivací byla na komplexu odvalů dosud provedena rekultivace obvodového prstence, zploštění svahů a částečné zalesnění (Obr. 4).

Povrch odvalu je dnes pokryt převážně náletovou vegetací (Obr. 4, 5). Z dendrologických průzkumů vyplývá, že dominantní dřevinou na tomto území je Betula pendula, jejíž procentuální zastoupení se pohybuje okolo 81,5 %. Dále se na území nachází v hojnějším počtu pouze Populus tremula, ostatní dřeviny se vyskytují ve velmi malých počtech: Acer platanoides, Cerasus avium, Cornus mas, Crataegus laevigata, Prunus spinosa, Quercus robur, Rosa canina, Rubus idaeus, Salix caprea, Sambucus nigra, Sorbus aucuparia a Tilia cordata.      v místech výstupu spalin se v některých místech vyskytuje stepní flóra, která je teplomilná. Kvůli specifickým podmínkám na odvalu (vyšší teplota, sucho), které jsou odlišné od podmínek okolního prostředí, byly na odvalu nalezeny exempláře vzácnějších zástupců teplomilné fauny, např. xerotermního hmyzu. Podle územního plánu města Ostravy by mohlo být území odvalu Ema využito jako botanická zahrada; tento plán však zatím nemohl být uskutečněn kvůli stále probíhajícím termickým procesům.

Odběr vzorků pro mikrobiologické analýzy proběhl opakované v říjnu 2019, dubnu 2020 a v květnu 2021. Pro odběr byla vybrána místa na vrcholu odvalu a při jeho JZ úpatí pro sledování změn fyzikálních a chemických parametrů a koncentrace rizikových kovů, které souvisí s biotransportem kovů a dalších látek.

Vzorky půdních substrátů byly odebírány z hloubky nepřesahující 10 cm, svrchní část zeminy byla vždy odstraněna a nebyla součástí odebraného vzorku. Kvůli jednoduššímu transportu byly vzorky již na místě odběru zrnitostně upraveny. Ze vzorku byly odstraněny hrubší součásti jako kameny, větvičky a poté byly vzorky uzavřeny do termických vzorkovnic, dopraveny do Mikrobiologické laboratoře KEI a uloženy do termostatu. Mikrobiologická analýza vzorků probíhala se zaměřením na termorezistentní mikroorganismy, především na mikroskopické vláknité houby.

U odebraných vzorků byly zjišťovány také fyzikální vlastnosti – např. konduktivita, hodnoty pH (aktivní pH, výměnné pH), obsah výměnných bazických iontů, stupeň nasycenosti sorpčního komplexu a také maximální sorpční kapacita výměnných bazických iontů (Tab. 1).

Hodnota aktivní i výměnné půdní reakce v místech odběru vzorků pro mikrobiologické analýzy na vrcholu i na úpatí odvalu byla vyhodnocena jako kyselá až velmi kyselá. Tyto hodnoty pH byly očekávány, protože hlušina je okyselována oxidačními procesy a kvůli menšímu půdnímu pokryvu je zde hlušina dostupnější; také se zde vyskytují průduchy, kterými unikají plyny vznikající termickými procesy, a v půdě tak dochází k chemickým reakcím. Hodnota konduktivity (κ) představuje míru zasolení půdy, tedy obsah iontově rozpuštěných látek. Na základě měření bylo zjištěno, že tyto hodnoty konduktivity na úpatí odvalu i jeho vrcholu se téměř neliší, na základě těchto hodnot se jedná o půdu se zvýšeným obsahem solí. Hodnota hydrolytické acidity (Ha) vypovídá o schopnosti půdy měnit reakce solí, které jsou hydrolyticky štěpné. Na základě měření bylo zjištěno, že hydrolytická acidita je velmi silná, rovněž hodnoty obsahu výměnných bazických iontů (S), ukazující množství kationtů Ca, Mg, K nebo Na, ukazuje na velmi vysoké hodnoty bazických iontů, protože v hlušině se vyskytuje jen malé množství karbonátů, které by měly hlavní pufrační schopnost. Tuto charakteristiku potvrzuje i stupeň nasycenosti sorpčního komplexu (V), který ukazuje, že na úpatí odvalu Ema byla hodnota o něco vyšší než na jejím vrcholu. Z těchto výsledků lze vyvodit, že úrodnější zemina s vyšší nasyceností sorpčního komplexu je splachována směrem k úpatí odvalu. Hodnota maximální sorpční kapacity výměnných bazických iontů (T) představuje maximální množství kationtů Ca, Mg, k a Na, které je půda schopna zadržovat. Hodnota na úpatí byla opět jen nepatrně odlišná od hodnot zjištěných na vrcholu, hodnota byla vyhodnocena jako velmi vysoká.

Obr. 7 Teplota v místě odběru vzorků

Obr. 8 Odběr vzorků

V rámci aktuálního průzkumu širšího zájmového území (odval Terezie – Ema, odval  Petr Bezruč a Trojické údolí) byl proveden opakovaný odběr vzorků půdních substrátů na několika vzorkovacích místech (Obr. 6–9). Metodou WD-XRF spektrometrie byly vzorky analyzovány na obsah toxických kovů a polokovů (Tab. 2). Převládajícím půdním typem byla zjištěna antropozem (skeletovitá a městská).

Odval Ema je známou dominantou města Ostravy antropogenního původu. V současné době je odval přístupný veřejnosti. Na vrchol vede turistická trasa, po níž jsou rozmístěny panely naučné stezky se zajímavostmi nejen o odvalu, ale také o jeho blízkém okolí.

Obr. 9 Mapa s umístěním míst odběru vzorků půdních substrátů v zájmovém území (sytost barev symbolů odpovídá počtu prvků, jejichž hodnoty byly na místě vzorkování překročeny)