氢基础知识
1、氢
氢（Hydrogen)是一种化学元素，在元素周期表中位于第一位，元素符号H，是自然界最小的原子。同时氢作为宇宙中含量最多和最轻的元素，氢元素大约占据了宇宙总质量的75%。早在年，英国的物理学家卡文迪许就发现了氢，他通过做实验发现氢气和氧气在点燃的情况下会生成水：2H2+O2→2H2O（条件：点燃）。
2、氢气的性质
（1）物理性质：
氢原子只有一个核外电子，如图：
氢通常以气体形式存在，即氢气(H2)，它是无色、无味、无臭的双原子分子。在标准状态下（温度0℃，一个大气压）氢气的密度是0.g/L，是空气密度的1/14。
氢在一般的液体中溶解度比较小。在一个标准条件下，就是所谓一个大气压，20摄氏度时，氢气的溶解度为1.83%，所以氢气具有溶解于水的物理性质：2H2O→2H2↑+02↑（条件：电解）。
由于氢气相对分子质量小等原因，氢气渗透性很强，常温下就可透过橡皮和乳胶管，而在高温下可透过镍、钢等金属薄膜。
（2）化学性质：
氢气常温下化学性质稳定。
氢气具有可燃性。在点燃或加热的条件下，氢气很容易与多种物质发生化学反应。氢气在空气中的爆炸极限是：4%∽74%（氢气的体积占混合气体总体积比）。
所以氢气在空气中爆炸需要具备两个条件：
一是需要明火点燃；
二是需要达到一定的浓度。
3、氢气的应用
氢气最早应用在潜水医学。随着对氢气的深入研究，氢气目前应用于工业领域和健康领域。
氢气运用在工业领域比较广泛：石油化工领域、电子工业领域、浮法玻璃生产领域、冶金工业领域、食品加工工业领域、空间技术与燃气作用等领域。
氢气在健康领域的应用，最早是年，《科学》杂志上发表了一篇关于高压吸氢能治疗恶性黑色素瘤；到年，日本的太田成男教授于《自然医学》杂志上发表了一篇关于吸入2%的氢能治疗脑缺血再灌注损伤，启动了氢气治疗疾病的国际研究热潮。（脑缺血再灌输损伤是指：缺血后再灌注，不仅没使脑组织器官功能恢复，反而使缺血所致的功能代谢障碍和结构破坏进一步加重的现象。）
上海第二*医大学的孙学*教授和他的团队研究的氢气对人体的生物学效应也取得了非常好的成绩。孙学*教授也被誉为“中国氢分子生物学第一人”，他认为能代表氢气医学特征的一句话：没有氧气人活不了、没有氢气人活不好。
3、氢气的特性
氢气运用于健康领域主要是由于氢气的三大特性：安全性、渗透性、选择性。
A:安全性：
（1、氢气是一种内源性气体，体内肠道菌群中的厌氧菌代谢产生大量氢气（10-15L/d),人体呼出和排出的气体中就含有氢气；
（2、潜水医学研究证明：在任意压力范围，吸入氢气对机体不产生任何的*性作用；
（3、国家卫计委于年12月发布了氢气作为食品添加剂的国家标准，GB-《食品安全国家标准食品添加剂-氢气》。
B：渗透性：
由于氢气相对分子质量小，体积小和密度小等物理性质，氢气进入人体内会迅速进入体内的各个器官并达到相应的饱和浓度，从而作用于人体。
C：选择性：
氢气的选择性，氢气具有选择性抗氧化的能力。可以选择性中和身体中有害的自由基。
4、氢与抗氧化
在自然界中，最平凡和最常见的化学反应莫过于“氧化”和“还原”反应。所谓“氧化”反应，是本身的电子被“夺走”，即失去电子，而“还原”就是“提供电子”的能力就叫“抗氧化力”，也被称作“还原力”。
关于常见的抗氧化物质有：维生素C、维生素E、茶多酚、硒（硒是一种人体必不可缺的微量元素，也称为长寿元素）、白藜芦醇（白藜芦醇是一种多酚类化合物，主要存在于葡萄、石榴、蔓越莓中）等等。
下表，让我们看到“氢”与各种抗氧化物质抗氧化能力的比较。
抗氧化物质
分子式
相对分子质量（单位:摩尔）
氢
H
1.约等于1
维生素C
C6H8O6
约
儿茶素
C15H14O6
约
维生素E
C29H50O2
约
β胡萝卜素
C40H56O2
约
辅酶Q10
C59H90O4
约
芦丁
C27H
约
姜*素
C21H
约倍
上表可见，氢的相对分子质量为1，即一个原子氢就能释放（提供）一个电子，而其他的抗氧化物质，如维生素C的分子量为，辅酶Q10的分子量为等等，说明一个氢原子的抗氧化能力是维生素C分子的倍；是辅酶Q10分子的倍等等。
氢的抗氧化能力是最强的。
前面说，氢是宇宙间最小的元素，一个氢原子的大小只有0.01nm，而人体细胞呢？细胞的平均直径在10-微米之间。也就是说，氢原子只有细胞的1/∽1/。所以氢原子可以在人体内自由穿行，即使药物或一般抗氧化剂很难达到的细胞内部，氢能够轻易穿行，即使血管堵塞，氢也能穿过去。对于一般药物（包括抗氧化物质）无法进入的大脑（血脑屏障）和肾脏水通道，氢可以通行无阻，提供电子，起到抗氧化作用。
5、氢能选择性地清除自由基
《有关圣水的传说》和氢选择性抗氧化：
世界上很多地方都有关于神奇水和长寿水的传说，在这些传说中，德国的诺尔登瑙洞窟最具传奇色彩。日本朝日电视台有一档系列节目《探明真相》，相当于我国中央电视台的《走近科学》栏目。年6月13日，该电视台首次播放了一集《包治百病——神奇水的真相》，该节目报道了德国诺尔登瑙洞窟内的水具有治疗许多疾病的神奇作用。节目中不仅介绍了许多使用该泉水治疗好疾病的患者，而且根据水中含有丰富的氢气而提出该神水的真相是水中含有丰富的氢气，也就是氢气是神水的根本原因，氢气具有治疗疾病的原因。
比德国神水出名更早的是法国的卢尔德圣水，该圣水中的含氢量比德国诺尔登脑洞窟里水的含氢量还要高。
据报道，喝了这些含氢的水之后，治好了许多病，诸如胆结石、糖尿病、白内障、动脉硬化、失眠、气管炎、多发性癫痫、耳聋等等的疾病案例。甚至还有治好多发性硬化症的报道（多发性硬化是一种典型的脑和脊髓自身免疫性疾病，也就是脑和脊髓炎症，类似于风湿关节炎的情况）。
从3年以来，各国科学家纷纷开展对氢气治病的科学研究。大量的科学研究证明，氢气治疗原因是：氢气具有选择性抗氧化的作用。也就是氢能选择中和活性和*性强的如羟自由基等坏自由基，并变成对身体无害的水排除体外。可以说氢是一种非常理想的高效无*无害无副作用的抗氧化剂。
6、什么是自由基？自由基的分类？
自由基是指拥有不成对电子的化学基团，可以是离子、分子也可以是原子。
自由基主要分成两种，
一种是对人体有利的自由基，例如：氧气（·O2）、过氧化氢（·H2O2），一氧化氮（NO·）等；
一种是对人体有害的自由基，例如：羟自由基（·OH），活性氧（·O3），亚硝酸阴离子（·NO2-）等。
7、自由基如何产生
我们知道人体是由40-60万亿个细胞组成，大多数细胞中存在一个叫“线粒体”的组织。线粒体是细胞有氧呼吸的场所，是细胞的能量工厂。
人活着必须要有能量，能量从哪里来？
答案就是：氧气！
氧气在被人体吸入后，把摄入的食物养分在线粒体内进行氧化燃烧，制造出ATP（三磷酸腺苷），这就是我们所需要的能量。我们生命活动的能量几乎都来自ATP，这也就是说，人们不吃食物或者不吸入氧气，就没有ATP，也就没有能量来源。然而细胞在制造ATP过程中，约有2%左右的氧气没有完全“燃烧”，变成‘垃圾’一样的东西存在体内。这些垃圾活性极强，它就是坏自由基或称“活性氧自由基”。
同时氢气作为最强的抗氧化剂，原理如下图所示：
作用原理：
自由基，坏的自由基它的最外层只有一个电子，没有达到稳定结构。为了达到稳定结构，它就必须要抢夺健康原子的电子。健康原子的电子被抢夺后也会因为缺少电子而不平衡不稳定，从而人体健康环境就被破坏。
氢气在进入人体内之后会中和掉坏的自由基。它的主要工作原理是氢气作为强抗氧化剂，在进入人体内之后，可以提供唯一的一个电子给到坏的自由基,使坏的自由基达到稳定结构，最终变成水排出体外，不会对人体产生任何*副作用。
8、自由基（活性氧）的来源
内在因素：首先，自由基来自我们吸入氧气时，约有2%左右的氧气，因产生不成对电子而变成活跃状态的氧（活性氧）。
外在因素：精神压力、剧烈运动、紫外线及辐射、各种炎症、药物、食品添加剂、吸烟饮酒、胃肠道异常发酵等等都会产生自由基（活性氧）。
9、自由基与人体相关的疾病
老化现象及多种疾病（约90%的人类疾病）都与自由基有关，剩下10%的疾病，则有细菌、病*等病原菌引起的。因此可以说，只要一个人的身体拥有很强的对抗自由基的能力，它就不容易生病。
其实，自由基在人体的所有器官都会引发疾病，包括循环系统、呼吸系统、脑神经系统、血液系统、消化系统、内分泌系统、泌尿系统、生殖系统、皮肤及眼科等等，简直无孔不入。为此清除自由基（指活性和*性强的自由基）就是保持我们健康的重要手段。
10、氢气对人体的作用（预防治疗、保健）
目前氢分子医学基础研究及临床试验已证实可有效治疗及预防：过敏性鼻炎、鼻窦炎、哮喘、支气管扩张、睡眠障碍、非酒精性脂肪肝、炎症、高血压、高血脂、高血糖、糖尿病、慢性阻塞性肺炎、肝炎等多种常见疾病。
目前临床已验证氢气具有排*、预防癌变、提高免疫力、抗过敏、燃烧脂肪、分解酒精、防皱抗衰老、辅助治疗慢性疾病等预防保健、辅助治疗的作用。
除了以上临床实验研究氢气对人体的作用，氢医学可干预的疾病汇总如下：
（1、消化和内分泌系统：药物酒精引起的肝损伤、糖尿病、结肠炎、肝硬化、动脉硬化、胰腺炎、脂肪肝、高血脂、胃溃疡、急性肝炎、高尿酸、腹膜硬化、慢性乙肝、肥胖、便秘、骨质疏松症、股骨头坏死、脊髓硬化症、胃炎、预防消化道肿瘤发生、各种肝损伤。
（2、免疫病、泌尿和生殖系统：尿*症、急性肾炎、过敏性皮炎、化疗肾损伤、化疗卵巢损伤、牛皮癣、肾炎、孕妇保胎、风湿性关节炎、肾结石、卵巢早衰、再生障碍性贫血、药物性肾*性、辐射导致的睾丸损伤、肾移植、膀胱炎、放疗辐射损害、多发性硬化、精子活力受损、糖尿病、勃起功能障碍、腹膜透析引起的腹腔炎症。
（3、呼吸和心血管系统：吸烟雾霾引起的肺损伤、肺纤维化、心肌梗塞、肺损伤、高血压血管损伤、肺炎、鼾症、血管手术后的恢复、心率失常、慢性阻塞性肺气肿、冠心病、心衰辅助治疗、哮喘、心肌炎、心跳骤停。
（4、肿瘤和神经系统：糖尿病并发症、肿瘤放化疗防护、老年痴呆、学习能力下降、结肠癌预防、帕金森症、脑衰老、肝癌预防、脑梗康复、手术性脑损伤、放化疗肾*性防护、脊髓损伤康复、神经性疼痛、胆管癌预防、脑瘫、淋巴癌化疗、抑郁症、一氧化碳中*脑病。
（5、五官、炎症、过敏：糖尿病视网膜病变、耳聋、皮肤烧伤、白内障、过敏性鼻炎、口腔溃疡、视网膜老化、紫外线、皮肤损伤、辐射损伤、牙周炎、红斑性皮肤病、皮肤过敏、压力性皮肤溃疡（褥疮）
11、氢气与人体免疫功能的关系
一般地说,免疫功能是指机体对疾病的抵抗力,机体的免疫功能是在淋巴细胞、单核细胞和其他有关细胞及其产物的相互作用下完成的；免疫功能是免疫系统根据免疫识别而发挥的作用。
机体的免疫功能主要表现在三个方面即免疫预防、免疫稳定和免疫监视。
（1、免疫预防：指机体抵抗和清除病原微生物或其它异物的功能。免疫预防功能发生异常可引起疾病，如反应过高可出现超敏反应：支气管哮喘、皮炎等，影响呼吸、消化、神经系统、皮肤病变，危机生命的情况。反应过低可导致免疫缺陷病：是一种常见的抗体缺陷病，在临床上表现呈多样性，男女都可患病。最常见的表现是反复持续的细菌感染，如咽炎、气管炎、肺炎等。感染严重者，可能会危机生命。
（2、免疫稳定：指机体清除损伤或衰老的细胞，维持其生理平衡的功能。免疫稳定功能失调可导致自身免疫病。
自身免疫性疾病泛指影响骨关节肌肉及其周围软组织，如肌腱、筋膜、滑膜、血管等一大组疾病。常见的系统性结缔组织病有干燥综合症、系统性红斑狼疮、皮肌炎、多肌炎、硬皮病等，该类疾病大多有自身抗体，可以导致全身多脏器损伤，病情较重，如不及时治疗，预后较差。此外，还有关节炎，常见的有类风湿关节炎、骨关节炎、脊柱关节炎等。
（3、免疫监视：指机体识别和清除体内出现的突变细胞，防止发生肿瘤的功能。免疫监视功能低下，易患恶性肿瘤。
氢气的生物学效应研究发现，氢气可以激活体内的免疫细胞，提高自身的免疫力。氢气能够对人体的免疫功能进行调节。在免疫预防方面可以有效减少病原微生物或其他异物病*对身体的入侵，减少疾病感染。
人的身体能否抵御疾病的侵袭,主要取决于免疫系统的强壮程度，而氢气能够提高人体免疫力，增强免疫系统的强壮程度。在中老年人群体和青少年儿童中，人体免疫能力的提高都是抵御疾病的保障。
12、氢气的获得
氢气的生物学效应研究表明，氢气对人体健康具有非常重大的意义。
目前获得氢气的方式主要有三种：
第一是呼吸，采用直接呼吸含有氢气的混合气体；
第二是饮用，饮用含有氢气的溶液（饮用富氢水）；
第三是接触，通过皮肤扩散进入体内(泡氢澡、泡氢脚等)。
13、氢分子医学领域的发展
氢分子医学的发展，随着科学技术和医学领域的众多研究证明，氢气在生命科学领域已经在慢慢绽放它的光芒，这需要更多相关学科学者的积极探索。
目前在中国直接参与氢分子医学的院士有：吴孟超院士、王红阳院士、王忠诚院士、夏照帆院士、钟南山院士。
支持氢分子医学的院士有：倪嘉缵院士、闻玉梅院士、廖万清院士、孙颖浩院士、丁文江院士。
参与理论与实践的专家教授：孙学*教授、徐克成院长等。