综述：微生物驱动的铁矿物转化及其在污染物迁移和转化中的作用

本综述系统阐述了微生物（DIRB和IOB）介导的铁矿物（如ferrihydrite、goethite）转化机制及其对重金属、类金属和有机污染物（POPs）迁移与转化的调控作用，为污染治理提供了关键理论依据和修复策略（Bioremediation）设计思路。

　　

Microbial-Driven Transformation of Iron Minerals and Its Impact on Pollutants

微生物驱动的铁矿物转化是调控环境污染物行为的关键生物地球化学过程。铁还原细菌（Dissimilatory Iron-Reducing Bacteria, DIRB）和铁氧化细菌（Iron-Oxidizing Bacteria, IOB）通过介导铁 redox 循环（Fe(III)/Fe(II)），显著改变铁矿物的溶解度、稳定性和表面反应性，进而直接影响污染物的吸附、解吸、沉淀和转化行为。

DIRB（如 Geobacter和 Shewanella）通过胞外电子转移（Extracellular Electron Transfer, EET）还原 Fe(III)矿物，导致矿物还原溶解，并释放与之结合的污染物（如砷砷）。相反，IOB 氧化 Fe(II)生成 Fe(III)矿物，通过吸附和共沉淀（Co-precipitation）有效固定污染物。次生矿物形成（如绿锈、磁铁矿）进一步改变污染物的归宿。分子尺度研究表明，微生物代谢产物和生物膜可修饰矿物表面，改变污染物的结合能力和形态。

Iron Minerals Impact on Microbial Activity

铁矿物通过提供物理附着点、电子传递界面和营养源，直接影响微生物的定殖、代谢和群落结构。“矿物微域”（Mineral Sphere）形成的局部微环境（如pH、Eh、离子浓度）调控微生物的活性和功能表达。矿物表面作为微生物胞外电子传递的媒介，促进直接种间电子转移（DIET），增强微生物协同代谢。此外，铁矿物的类型（如非晶态ferrihydrite 与晶态goethite）和表面性质（如电荷、比表面积）对微生物的吸附、胞外酶活性和代谢途径具有选择性调控作用。

Current Challenges and Future Perspectives

当前研究面临的主要挑战包括：在复杂环境条件下（多污染物共存、动态 redox 和水文条件）微生物-矿物-污染物相互作用的定量化不足；实验室纯培养体系与自然环境微生物群落、矿物组合的差异；持久性有机污染物（POPs）在铁-矿物-微生物系统中的行为与传统重金属模型存在显著区别；次生矿物长期稳定性及污染物再释放风险难以预测。未来需结合宏基因组学、地球化学分析和原位光谱技术，开发多尺度模型，推动基于天然生物地球化学过程的修复策略应用。