Die Verteilung der Mikrometeorite im Sediment auf dem Dach

Wer Gelegenheit bekommt, für die Mikrometeoritensuche ein industrielles Flachdach zu betreten, der merkt schnell, dass Stäube, Dreck und andere Ablagerungen dort nicht gleichmäßig auf der Dachfläche verteilt sind. Vielmehr werden diese vielfältig umhertransportiert und lagern sich über die Zeit geklumpt ab.

Vorherrschend sind dabei die beiden Prozesse

  1. Verlagerung (im feuchten Zustand) durch Regenwasser hin zu vertieften Stellen auf dem Dach
  2. Verlagerung (im trockenen Zustand) durch Wind an windgeschützte Ränder, Ecken und evtl. andere Hindernisse auf dem Dach

Überlagert werden beide Prozesse durch die gelegentliche Entnahme von Sediment durch Säuberungsarbeiten zur Dachpflege bzw. zur Sicherstellung eines funktionierenden Regenwasserabflusses.

Wo verstecken sich nun aber die Mikrometeorite, die man bergen möchte?

Dieser Frage nachgehend habe ich im Juni 2020 einen 3000 qm großen Dachabschnitt eines größeren Dachkomplexes gezielt auf unterschiedliche Ablagerungsregime hin beprobt. Das Dach (siehe Foto) ist 10 Jahre alt und hat 2 Entwässerungsrinnen mit mehreren inneren Abläufen. Der Dachrand ist an 3 Seiten des Daches etwa 15 cm hoch, zur einen Seiten hin grenzt das Dach an ein mehrere Meter höher gelegenes Dach getrennt durch eine deutliche Barriere.

Flachdach
Das beprobte Dach (ca. 107 m x 28 m) ist Teil eines größeren Dachkomplexes

Getrennt beprobt wurden:

  1. fluviatile Ablagerungen: in den ausgetrockneten Entwässerungsrinnen und um die Abflüsse herum
  2. äolische Ablagerungen: lokal an den Rändern angesammelte meist recht mächtige Ablagerungen
  3. Ablagerungen unklarer Bedingungen: an einer Stelle am Rand des Daches am Rand der Entwässerungsrinne vorkommende bis über 10 cm mächtige Ablagerung

Nicht beprobt wurden die feuchten Ablagerungen in den Wasserpfützen am Ende der Entwässerungsrinnen.

Flachdach, Ablagerungsregime eingefärbt
Beprobungsstellen: fluviatile Ablagerungen in Entwässerungsrinnen (gelb markiert), punktuelle äolische Ablagerungen am Dachrand (grün markiert), besonders mächtige Ablagerung (blauer Pfeil; nicht direkt sichtbar), feuchte Stellen (rot) wurden nicht beprobt

Von allen drei beprobten Ablagerungsregimen wurden zunächst die Ablagerungen vollständig lokal zusammengefegt und gesiebt (2 mm Maschenweite). Die Partikel < 2mm Größe wurden gesammelt. Die Gewichte dieser Teilproben konnten leider nur geschätzt werden (siehe nachfolgende Abbildung und Tabelle).

Proben: Partikel < 2mm
Sediment nach Siebung (< 2mm): links (1 Tüte) ca. 3-4 kg fluviatile Ablagerungen; mittig (2 Tüten) ca. 4 kg äolische Ablagerungen; rechts (2 Tüten) ca. 4-5 kg Ablagerungen unklarer Bedingungen

Im nächsten Schritt wurden die Teilproben auf dem Dach portionsweise ausgebreitet (in einer windgeschützte Ecke) und mit dem Magneten metallhaltige Partikel herausgesiebt (genaues Vorgehen siehe hier: Methode 1).

Zuhause wurden die so extrahierten Proben zunächst durch Trockensiebung nach Korngrößen fraktioniert (> 800 µm / 425-800 µm / 250-425 µm / 150-250 µm / 100-150 µm / < 100 µm) und anschließend jede Fraktion gewaschen und Partikel mit geringer Dichte dekantiert.

Die Nachfolgende Tabelle zeigt, wie sich die Mengen während dieser Arbeiten verändert haben und wie viele Mikrometeorite letztendlich darin gefunden werden konnten.

Gewicht nach Sieben (< 2mm)Gewicht nach magneti-schem FilternGewicht nach Waschen und Dekantieren (alle Fraktionen addiert) Anzahl extrahierter Mikrometeorite
Fluviatile Ablagerungenca. 3000-4000 g166,2 g2,2 g
(1,7 g < 800 µm)
18
Äolische Ablagerungenca. 4000 g177,6 g5,9 g
(4,6 g < 800 µm)
105
Ablagerungen unklarer Bedingungenca. 4000-5000 g48,8 g1,6 g
(1,5 g < 800 µm)
20
Summeca. 12000 g392,6 g9,7 g
(7,8 g < 800 µm)
143
Gewichte der Teilproben im Bearbeitungsprozess und Anzahl daraus extrahierter Mikrometeorite

Die meisten Mikrometeorite befinden sich in den äolischen Ablagerungen an den Dachrändern und in Dachecken. Zwar variieren deren Größen stark, die Mikrometeorite in den fluviatilen Ablagerungen sind im Mittel jedoch etwas kleiner als die in äolischen Ablagerungen, möglicherweise, weil größere Partikel mehr Angriffsfläche für den Wind bieten.

Diagramm Größenklassenverteilung der Mikrometeorite
Größenklassenverteilung der Mikrometeorite in verschiedenen Ablagerungen, Mediane: fluviatil: 160 µm, äolisch: 190 µm, unklar: 185 µm

Auch wenn diese optisch als eher kleine lokale Ablagerungen abseits der optisch dominierenden Ablagerungen in den Entwässerungsrinnen wahrgenommen werden, sollte diese also für eine gute Ausbeute in die Beprobung einbezogen werden.

Aufgrund der Lage am Dachrand ist hier besondere Vorsicht geboten. Man sollte diese Ablagerungen mit einem langen Besen zunächst vom Rand in die Dachmitte ziehen, um diese so dann nicht direkt am Dachrand beproben zu müssen.


The Distribution of the micrometeorites in the sediment on the roof

If you have the opportunity to step onto an industrial flat roof to search for micrometeorites, you will quickly notice that dust, dirt and other deposits are not evenly distributed over the roof surface. Rather, these are transported around in a variety of ways and are deposited in clumps over time.

These two processes are predominant:

  1. Relocation (when wet) due to rainwater to lower areas on the roof
  2. Relocation (when dry) due to wind to wind-protected edges, corners and possibly other obstacles on the roof

Both processes are superimposed by the occasional removal of sediment through cleaning work for roof maintenance or to ensure a functioning rainwater drainage.

But where are the micrometeorites hidden that you want to recover?

Following up on this question, in June 2020 I sampled a 3000 sqm roof section of a larger roof complex specifically for different deposition regimes. The roof (see photo) is 10 years old and has 2 drainage channels with several internal drains. The roof edge is about 15 cm high on 3 sides of the roof, on one side the roof borders on a roof several meters higher, separated by a clear barrier.

flat rooftop
The sampled roof (approx. 107 m x 28 m) is part of a larger roof complex

The following samples were taken separately:

  1. Fluvial deposits: in the dried up drainage channels and around the drains
  2. Aeolian deposits: locally accumulated at the edges mostly quite thick deposits
  3. Deposits of unclear conditions: at one point on the edge of the roof at the edge of the drainage channel, deposits up to 10 cm thick

The moist deposits in the puddles at the end of the drainage channels were not sampled.

Flachdach, Ablagerungsregime eingefärbt
Sampling sites: fluvial deposits in drainage channels (marked yellow), punctual aeolian deposits on the roof edge (marked green), particularly thick deposits (market by blue arrow; not visible on the photo). Damp spots (marked red) were not sampled

From all three sedimentation regimes sampled, the deposits were first swept up locally and sieved (2 mm mesh size). The particles <2 mm in size were collected. Unfortunately, the weights of these sub-samples could only be estimated (see the following figure and table).

Proben: Partikel < 2mm
Sediment after sieving (<2 mm): left (1 bag) approx. 3-4 kg fluvial deposits; in the middle (2 bags) approx. 4 kg of aeolian deposits; right (2 bags) approx. 4-5 kg deposits with unclear conditions

In the next step, the partial samples were spread out on the roof in portions (in a corner protected from the wind) and metal-containing particles were extracted with the magnet (for the exact procedure, see here (in German): Method 1).

At home, the samples extracted in this way were first fractionated by dry sieving according to grain size (> 800 µm / 425-800 µm / 250-425 µm / 150-250 µm / 100-150 µm / <100 µm) and then each fraction was washed and particles with less density decanted.

The table below shows how the quantities have changed during this work and how many micrometeorites were ultimately found in them.

Weight after sieving
(< 2 mm)
Weight after magnetic filtering Weight after washing and decanting (all fractions added)Number of extracted micrometeorites
Fluvial depositsc. 3000-4000 g166,2 g2,2 g
(1,7 g < 800 µm)
18
Aeolian depositsc. 4000 g177,6 g5,9 g
(4,6 g < 800 µm)
105
Deposits of unclear conditionsc. 4000-5000 g48,8 g1,6 g
(1,5 g < 800 µm)
20
Sumc. 12000 g392,6 g9,7 g
(7,8 g < 800 µm)
143
Weights of the sub-samples in the processing process and the number of micrometeorites extracted from them

Most of the micrometeorites are found in the aeolian deposits on the roof edges and in roof corners. Although their sizes vary greatly, the micrometeorites in the fluvial deposits are on average somewhat smaller than those in aeolian deposits, possibly because larger particles offer more surface for the wind to attack.

Size class distribution of the micrometeorites in different deposits, medians: fluvial: 160 µm, aeolian: 190 µm, unclear: 185 µm

Even if these are visually perceived as rather small local deposits apart from the optically dominant deposits in the drainage channels, they should therefore be included in the sampling for a good yield.

Due to its location on the edge of the roof, particular caution is required here. You should first pull these deposits with a long broom from the edge into the middle of the roof so that you do not have to sample them directly at the edge of the roof.