$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Hidroelektrik, dünya çapında önemli bir yenilenebilir enerji kaynağıdır. Amerika Birleşik Devletleri'nde hidroelektrik, yenilenebilir kaynaklardanüretilen elektriğin tahminen %38'ine veya 274 TWh'sine katkıda bulunur 1 ve yılda yaklaşık 460 TWh ekleme potansiyeline sahiptir2. Bununla birlikte, hidroelektrik gelişimi arttıkça, hidrolik geçiş sırasında balık yaralanması ve ölümleri ile ilgili endişeler çok önemli hale gelmiştir3. Hızlı dekompresyon (barotravma), kayma gerilimi, türbülans, grevler, kavitasyon ve öğütme dahil olmak üzere geçiş sırasında balık yaralanmalarına çeşitli mekanizmalar katkıda bulunur4. Bu yaralanma mekanizmaları balığın genel durumu üzerinde hemen bir etkiye sahip olmasa da, onları hastalıklara, mantar enfeksiyonlarına, parazitlere ve avlanmaya karşı daha savunmasız hale getirebilir5. Ek olarak, türbinler veya diğer hidrolik yapılarla çarpışmalardan kaynaklanan doğrudan fiziksel yaralanmalar önemli ölümlere yol açabilir ve hidroelektrik gelişiminde bu risklerin azaltılmasının önemini vurgulamaktadır.
Balık geçiş koşullarını değerlendirmek için en yaygın yöntemlerden biri, Sensör Balıkları ve canlı balıkları hidrolik yapılar 6,7 yoluyla serbest bırakmaktır. Sensör Balık, balıkların türbinler, dolusavaklar ve baraj baypas alternatifleri 8,9 dahil olmak üzere hidrolik yapılardan geçiş sırasında yaşadıkları fiziksel koşulları incelemek için tasarlanmış otonom bir cihazdır. 3D ivmeölçer, 3D jiroskop, sıcaklık sensörü ve basınç sensörü9 ile donatılmış Sensor Fish, balık geçiş koşulları hakkında değerli veriler sağlar.
Sensör Balıklarına ve canlı balıklara dışarıdan takılan kendiliğinden şişen balonlar olan balon etiketleri, hidrolik yapılardan geçtikten sonra toparlanmalarına yardımcı olur. Balon etiketleri, gaz üreten kimyasallarla (örneğin oksalik asit ve sodyum bikarbonat) doldurulmuş çözünebilir kapsüllerden, bir silikon tıpadan ve bir misinadan oluşur. Yerleştirmeden önce, silikon tıpadan balonun içine su enjekte edilir. Su, bitkisel bazlı kapsülleri çözerek balonu şişiren gaz üreten kimyasal bir reaksiyonu tetikler. Bu nötralizasyon reaksiyonunda, zayıf bir baz olan sodyum bikarbonat ve zayıf bir asit olan oksalik asit, karbondioksit, su ve sodyum oksalat10 oluşturmak üzere reaksiyona girer. Kimyasal reaksiyon aşağıda verilmiştir:
2NaHCO3+ H2 C2O 4 → 2CO 2 + 2H2O + Na 2 C2 O4
Şişirilmiş balon, Sensör Balıklarının ve canlı balıkların kaldırma kuvvetini artırarak, daha kolay iyileşme için su yüzeyinde yüzmelerini sağlar.
Yüzdürme sağlamak ve bir numunenin (örneğin, Sensör Balığı veya canlı balık) alınmasını kolaylaştırmak için gereken balon etiketlerinin sayısı, numunenin hacmine ve kütle özelliklerine bağlı olarak değişebilir. Balon etiketi şişirme süresi, farklı sıcaklıklarda su enjekte edilerek ayarlanabilir. Daha soğuk su şişirme süresini artırırken, daha sıcak su onu azaltacaktır. Balon etiketleri, Hood River, Oregon11'deki benzersiz bir yatay, düz plaka balık ve enkaz perde yapısı olan Farmers Screen ve Lao Demokratik Halk Cumhuriyeti12'deki Nam Ngum Barajı'ndaki bir Francis türbini dahil olmak üzere çeşitli yerlerde başarıyla kullanılmıştır. Piyasada bulunan bir başka balon etiketi örneği de Hi-Z Turb'N Tag13,14'tür. Hi-Z Turb'N Etiketi, şişirme süresinin enjekte edilen su sıcaklığına bağlı olarak 2 dakika ile 60 dakika arasında ayarlanmasını sağlar13. Bu teknoloji, Columbia Nehri üzerindeki Rocky Reach Barajı'nda salınan Chinook somon smoltlarını ve Connecticut Nehri15,16 üzerindeki Hadley Falls Barajı'ndaki genç Amerikan tıraşını içeren çalışmalar da dahil olmak üzere birçok saha sahasında balık çalışmalarında kullanılmıştır. Her iki teknoloji de geri kazanım için balon etiketlerini şişirmek için asit-baz kimyasal reaksiyonlarını kullanır.
Bu yöntem, balon başına yalnızca 0,50 ABD doları tahmini malzeme maliyeti ile üretimde maliyet etkinliği ve basitlik sunar. Burada açıklandığı gibi, üretim sürecini takip etmek kolaydır ve balon etiket üretimini herkes için erişilebilir hale getirir.