第二节　氢　循　环

最大的全球性氢源是水。水通过光合作用和呼吸作用而活跃循环，光合作用中被光解的水成为供氢体。水的储量巨大，循环的速率相当慢。束缚在岩石晶格中的水不能活跃循环，大量的不活跃氢源是液态和气态的燃料烃。有机物和生命物质是相应小的活跃循环的氢源。游离的氢气仅存于厌氧环境。

人为产生的氢是矿物燃料和生物材料的燃烧，每年达4千万mta。从海洋中每年产生氢估测是每年为4百万mta，而在大气中甲烷的光化学分解产生H₂为4千万mta。在异型蓝细菌和根瘤菌豆科植物共生体中有光合作用和固氮两种系统，两种系统部分或完全不耦联会导致分子氢的释放，根瘤菌——豆科植物共生体在野外的农业条件下能释放出大量的H₂，但重要的氢循环过程光合作用和呼吸不会导致氢的放出。

生态环境中产生的氢大部分用于还原NO₃^－、SO₄^2－、Fe³⁺、Mn⁴⁺及CH₄。H₂从氧化性土壤或沉积层中放出，即被代谢成水，小部分(大约7百万mta)进入大气。土壤可以吸收H₂，成为H₂的净储库。进入大气的H₂可以不受地球引力影响而进入外层空间。

氢利用微生物是兼性化能无机营养氢细菌，产能反应式如:

最有效的氢细菌属于产碱菌，这些细菌除了膜结合氢化酶，还会有溶解性NAD——连接氢化酶，而属于假单胞菌属、副球菌属(Paracocus)、黄色杆菌属、诺卡氏菌属和固氮螺菌属的氢细菌仅含有膜结合氢化酶，它们以较慢的速率生长。氢利用的总反应式:

氢细菌利用氧化H₂所得的能量固定CO₂，其固定CO₂的原理与藻类、植物相一致。氢细菌也能利用各种有机底物，在同时含有H₂和有机底物时以混合营养方式生长。