Künstliche und kollektive Intelligenz zum Spurenstoff-Tracking in Oberflächenwasser für eine nachhaltige Trinkwassergewinnung

Laufzeit

Beschreibung

Oberflächengewässer sind direkt oder indirekt über das flussbegleitende Grundwasser eine wichtige Ressource für unser Trinkwasser. Gleichzeitig sind Oberflächengewässer permanent einer Vielzahl von Einträgen von Spurenstoffen und Mikroorganismen ausgesetzt. Unter den gesamten Spurenstoffeinträgen ist derzeit nur ein Bruchteil identifizierbar. Daher können in den meisten Fällen Spurenstoffe nicht oder erst mit erheblichem instrumentellem und zeitlichem Aufwand einer Eintragsquelle zugeordnet werden.

Durch die in den letzten Jahren stattgefundene Entwicklung der organischen Spurenanalytik mit chromatographischen Trennmethoden gekoppelt mit hochauflösender Massenspektrometrie (LC-HRMS) ist es zwischenzeitlich möglich, bisher nicht bekannte oder beachtete Substanzen zu detektieren. Solche Non-Target Screenings erzeugen umfangreiche Datenmengen, die bisher in Einzellaboren erhoben und ausgewertet werden. Die Identifikation der unbekannten Substanzen beim Non-Target Screening bzw. die Zuordnung der entsprechenden Analysensignale zu konkreten Substanzstrukturen ist hingegen noch nicht zufriedenstellend gelöst.

In dem Verbundprojekt soll ein Demonstrator eines cloudbasierten Systems („Spurenstoff-Tracker“) konzipiert und implementiert werden, um im Zusammenwirken der Cloudlösung mit örtlich verteilten Laboratorien die Quellen bekannter sowie unbekannter Spurenstoffe in Oberflächengewässern im Kollektiv rasch einzugrenzen. Aus der Vernetzung von bestehenden und initiierten Analysendaten und Metainformationen aus unterschiedlichen Laboratorien, d. h. der kollektiven Intelligenz aus der Wasserversorgung und der künstlichen Intelligenz beim Processing der Daten, entsteht ein erheblicher Mehrwert für die Identifikation unbekannter Substanzen aus dem Non-Target Screening. Die perspektivische Einbeziehung von mikrobiologischen Parametern in das cloudbasierte System soll in Form einer Feasibility Studie erfolgen. Um die Praxistauglichkeit des cloudbasierten Spurenstoff-Trackers zu demonstrieren, ist eine Fallstudie bzw. ein erstes exploratives Arbeiten der Projektpartner gemeinsam mit weiteren Wasserversorgern, die als assoziierte Partner im Projekt mitwirken, vorgesehen.