导读
目前科学界还没有对氢气生物学有足够的认识，这是非常奇怪的，当然也是可以理解的。相信在不久的将来，越来越多的科学家会投身到氢气生物学研究领域。
分子氢以游离气体、岩石包涵体和溶解在水中三种形式广泛分布于自然界中。游离H2是人们一直都能接触到的，例如在渗漏的天然气、钻探的超深井和火山气体中都有高浓度的H2，浓度最高可达80%以上（图1；Zgonnik, 2020）。H2在地球大气中是仅次于甲烷（CH4）的第二丰富的还原性气体，虽然含量较低（~530 ppbv），但是对维持大气氧化还原稳态有重要作用。另外，在各种岩石类型中都检测到以包涵体形式困在岩石中的H2，在地下水中也能检测到高浓度的游离H2。
图1 不同环境中游离分子氢（浓度 > 10% vol）的分布（Zgonnik, 2020）
标记多的地区是由于这些地区的相关研究更多，而不是因为这些地区的氢含量更丰富。
自然界中H2来源很多，包括地球化学作用（如地热、蛇纹石化作用、甲烷和非甲烷碳氢化合物的光化学氧化）、生物过程（固氮和发酵）以及越来越多的人为过程（工业和化石燃料），其中甲烷和非甲烷碳氢化合物的光化学氧化是最主要的途径，产氢量约为4.1千万吨/年。对流层H2的总损失约为7.9千万吨/年，主要被·OH氧化或被微生物介导的土壤吸收，而后者对H2的消耗占对流层H2总损失的80%，可见微生物介导的土壤吸收是对流层H2最重要的汇。
H2也是微生物重要的能量来源和电子供体。H2的氧化还原电位低，可用于还原所有呼吸电子受体，其有氧呼吸可以产生大量能量，可提供电子用于固碳。同时，H2是高度扩散的气体，很容易渗透进细胞，提供持续的底物供应。H2的消耗需要最少的细胞资源，古细菌和细菌已经进化出把H2快速分解为电子和质子的氢化酶。
尤其要指出的是，大部分土壤中产生的H2会在产生点1 cm范围内被非生物酶或者微生物迅速消耗。类似的现象在氢水稻种植过程中特别明显，我们可以很清晰的观察到土壤迅速消耗外源氢气（大量氢水提供）的现象，当然也给大田氢农业（尤其是氢水稻种植）带来了很大的挑战。
来源：氢奢农业
