铁（Fe）是地壳中含量第四丰富的元素，也是维持地球生命的重要元素。铁生物地球化学循环对许多环境过程至关重要，这些非生物和生物过程在空间上重叠并可能相互竞争。近年来，现代分子生物学技术的发展推动了学界对铁循环相关微生物的电子传递机制的理解。最近的研究揭示了中性微氧铁氧化菌胞外氧化Fe(Ⅱ)的新路径。此外，细胞表面OmcS、OmcZ、OmcE 纳米导线的发现也推动了微生物与环境之间的电子传递。这些过程直接或间接地影响污染物的命运以及温室气体的排放。

因此，本综述旨在讨论这些最新进展以及铁循环过程的环境意义，特别侧重于微生物胞内或胞外电子传递机制，从而推动该研究领域的进一步发展。首先，我们总结了铁循环过程中的非生物和生物过程，包括氧气、Mn(IV)和氮介导的非生物Fe(II)氧化；嗜酸铁氧化菌、硝酸盐还原铁氧化菌、光合铁氧化菌和中性微氧铁氧化菌介导的Fe(II)生物氧化；腐殖质、硫化氢介导的Fe(III)化学还原，光驱动的Fe(III)光还原；以及铁还原微生物驱动的Fe(III)生物还原。随后，我们总结了微生物介导的铁氧化还原的胞内和胞外电子传递机制，该过程涉及到多种电子传递蛋白、电子穿梭体和纳米导线的参与。最后，我们讨论了铁循环过程的环境意义，包括无机污染物的治理和有机污染物的降解。

该成果于2024年8月24日以Biogeochemical cycles of iron: Processes, mechanisms, and environmental implications为题，在线发表在环境领域期刊Science of the Total Environment上。西安建筑科技大学环境与市政工程学院、秦岭水源地水质陕西省野外科学观测研究站的博士研究生刘欢为本文第一作者，张海涵教授和李楠老师为本文的通讯作者。该研究获国家重点研发计划项目（2022YFC3203604）、国家自然科学基金（52270168）、陕西省高校青年创新团队（2020-2023）、2021和2023年陕西省高校青年创新团队（21JP061和23JP084）、国家自然科学基金（52200023）和陕西省技术创新引导计划（2023GXLH-058）的共同资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.175722

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