氫氣的生物地球化學(xué)，氫氣是微生物的化學(xué)仲裁者
從生命起源到今天，氫氣在生物地球化學(xué)中發(fā)揮著重要的和不斷的作用。在最早的地球上，氫氣的非生物來源可能比現(xiàn)在更強(qiáng)。由于推測較高的熱通量，火山的排氣和熱液循環(huán)可能以現(xiàn)代速度的幾倍發(fā)生。
39億年前以來，由于地幔氧化狀態(tài)保持不變，火山噴發(fā)的氫氣組分很可能被緩沖到接近現(xiàn)代值的水平，如果早期地幔還原程度更大，那么在此之前氫氣組分可能更高。早期未分異地殼的主要超鎂鐵質(zhì)特征可能導(dǎo)致了蛇紋巖化和熱液循環(huán)釋放氫氣的增加，就像現(xiàn)代超鎂鐵質(zhì)的噴口一樣。同時，氫氣經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)大氣沉降可能較弱?？傮w而言，這些因素表明，生物前大氣中氫氣的穩(wěn)態(tài)水平比目前高3-4個數(shù)量級，在大撞擊事件導(dǎo)致Fe和Ni后的瞬態(tài)期間可能還更高。這些升高的水平對大氣的氧化還原狀態(tài)、輻射收支、氣溶膠煙霧的產(chǎn)生和生化前體化合物的形成有直接或間接的影響。
氫氣的早期非生物循環(huán)幫助建立了地球上生命起源的環(huán)境和化學(xué)背景。氫氣作為能量和還原動力的潛力，以及通過建立質(zhì)子梯度提供能量存儲的手段，使其在最早的代謝化學(xué)中具有高度實(shí)用的作用。一些生命理論的起源表明氫氣參與了第一次能量生成代謝，而在現(xiàn)代生命樹中氫氣的廣泛和深入分支的利用性質(zhì)表明，生命利用氫氣至少是一個非常早期的生化創(chuàng)新。通過水-巖相互作用的幾種機(jī)制產(chǎn)生的非生物氫氣可能支持了早期的化學(xué)合成生物圈。這樣的過程為地球或太陽系其他天體的深層巖石生物圈提供了持續(xù)的可能性。
微生物之間的新陳代謝和群落水平的多樣性的持續(xù)進(jìn)化，導(dǎo)致了完全利用復(fù)雜有機(jī)物中可用能量的能力的擴(kuò)展。在早期地球上普遍存在的缺氧條件下，這是通過幾個代謝類生物體的相互聯(lián)系和順序的作用完成的。通過在細(xì)胞之間傳輸電子，氫氣提供了一種將這些生物體的活動連接到一個高度功能和相互作用的網(wǎng)絡(luò)的手段（氫氣成為早期地球生命能量轉(zhuǎn)化樞紐）。同時，氫氣濃度對這些體系的許多代謝和生物地球化學(xué)功能具有強(qiáng)大的熱力學(xué)控制作用。以有機(jī)物消耗為基礎(chǔ)的厭氧群落至今仍在全球生物地球化學(xué)中發(fā)揮著重要作用。
作為大多數(shù)水生沉積物和動物消化系統(tǒng)的主要化學(xué)仲裁者，這些微生物影響著我們海洋和大氣中的氧化還原和微量氣體化學(xué)，并對進(jìn)入巖石記錄的物質(zhì)構(gòu)成最終的生物過濾器。在這些群落中，氫氣調(diào)節(jié)生物地球化學(xué)功能的意義最為強(qiáng)烈。光營養(yǎng)代謝的出現(xiàn)增加了微生物群落的復(fù)雜性，并增加了氫氣在其中的作用。無氧和有氧光養(yǎng)生物在代謝過程中對氫氣的利用得到保留和擴(kuò)展。兩組都通過各種機(jī)制產(chǎn)生和消耗氫氣。
在自然界中，通過形成生物膜和微生物席，光養(yǎng)生物經(jīng)常與各種其他代謝類型緊密并列。在研究的少數(shù)例子中，光養(yǎng)生物對這些群落的氫氣經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)很大，這對它們的整體功能有重要影響，包括調(diào)節(jié)氣體產(chǎn)物的氧化還原狀態(tài)，以及直接向環(huán)境釋放大量的氫氣。在地球長達(dá)20億年的歷史中，作為生物生產(chǎn)力的主要來源之一，這些群落一直是全球長期生物地球化學(xué)變化的最重要因素之一。
在現(xiàn)代地球上，氫氣只在大氣和海洋中以微量的水平存在。然而，氫氣作為微生物相互作用和化學(xué)的仲裁者，在生物地球化學(xué)循環(huán)中具有重要的作用。
氫氣在全球意義上的重要性可能很快就會增加，因?yàn)閷μ娲剂系膶ふ覍⒆⒁饬Ψ旁诹藲淙剂想姵氐那鍧嵞茉礉摿ι?。氫氣的利用已?jīng)在生命的所有三個系統(tǒng)發(fā)育領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。人類可能很快會給這種經(jīng)濟(jì)添加一個重要的新術(shù)語。大量的研究集中在作為這方面潛在貢獻(xiàn)者的光養(yǎng)微生物和其他微生物產(chǎn)生氫氣的能力上。無論何種來源，氫氣作為能源的大規(guī)模利用都將對生物地球化學(xué)產(chǎn)生重要影響。
Hoehler TM. Biogeochemistry of dihydrogen (氫氣). Met Ions Biol Syst. 2005;43:9-48. doi: 10.1201/9780824751999.c氫氣. PMID: 16370113.
氫力泉吸氫機(jī)采用SPE方式電解技術(shù)核心是，并采用美國杜邦117膜，鉑金鍍層?？蓪?shí)現(xiàn)99.99%以上的氫氣純度。并獲得歐盟CE國際認(rèn)證書及吸氫機(jī)的純度、流量的數(shù)據(jù)檢測報(bào)告，保證吸氫機(jī)輸出氫氣純度高、壓力穩(wěn)定、持續(xù)。
