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| 分解溶解性的铁可被微生物吸收利用 | |||
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生境中的碳循环是生物圈总循环的基础，异养的大生物和微生物都参与循环，但微生物的作用是最重要的。在好氧条件下，大生物和微生物都能分解简单的有机物和生物多聚物(淀粉，果胶，蛋白质等)，但微生物是唯一在厌氧条件下进行有机物分解的。微生物能使非常丰富的生物多聚物得到分解，腐殖质、蜡和许多人造化合物只有微生物才能分解。
碳的循环转化中除了最重要的CO2外，还有CO、烃类物质等。藻类能产生少量的CO并释放到大气中，而一些异养和自养的微生物能固定CO作为碳源(如氧化碳细菌)。烃类物质(如甲烷)可由微生物活动产生，也可被甲烷氧化细菌所利用(图ll—1)。大气CO2浓度的持续提高引起的“温室效应”是一个全球性环境问题。
硝酸盐还原包括异化硝酸盐还原和同化硝酸盐还原。异化硝酸盐还原又分为发酵性硝酸盐还原(fermentative nitrate reduction)和呼吸性硝酸盐还原(respiratory nitrate reduction)。如呼吸性硝酸盐还原的产物是气态的N2O、N2，则这个过程被称为反硝化作用。同化硝酸盐还原是硝酸盐被还原成亚硝酸盐和氨，氨被同化成氨基酸的过程。这里被还原的氮化物成为微生物的氮源。异化硝酸盐还原是在无氧或微氧条件下，微生物进行的硝酸盐呼吸即以NO3-或NO2-代替O2作为电子受体进行呼吸代谢。与同化硝酸盐还原相比，它的酶系一般是颗粒性的，可被氧竞争性抑制，但不受氢的抑制。发酵性硝酸盐还原中硝酸盐是发酵过程的“附带”电子受体，而不是末端受体，为不完全还原，发酵产物主要是亚硝酸盐和NH4+。其特点是没有膜结合酶，细胞色素和电子传递磷酸化。这种现象在自然界非常普遍，大多数由兼性厌氧菌来完成，如肠杆菌属、埃希氏菌属和芽孢杆菌属细菌。
呼吸性硝酸盐还原中硝酸盐作为末端电子受体被还原成亚硝酸盐、氨或产生气态氮(反硝化作用)。在反硝化过程中硝酸盐经一系列酶的作用，细胞色素传递电子，最后被还原成N2O和N2，大量的N2O、N2释放到大气中去。反硝化过程也是一个偶联产能过程，但电子传递链较短，一个硝酸盐还原过程产生2个ATP，反硝化细菌的生长缓慢。具有异化硝酸盐还原能力的微生物很多，大部分是异养的，少量自养，有的能兼营异养和自养。但它们都是好氧菌或兼性厌氧菌。反硝化作用的效应是造成氮的损失从而降低氮肥效率，N2O的释放可破坏臭氧层，损失的氮因固氮过程增加的氮而得到平衡。
高铁化合物的还原和溶解在通气不良的条件下，微生物生命活动所产生的酸类物质可将环境中的沉淀性高铁化合物溶解或使高铁化合物被还原为亚铁化物而溶解。
亚铁化物的氧化和沉淀在土壤中生活的兼性或专性化能营养型的铁细菌，如氧化亚铁亚铁杆菌(Ferrobacillus ferrooxidans)、硫杆菌属(Thiobacillus)、嘉利翁菌属(Gallionella)、纤发菌属(Leptothrix)、泉发菌属(Crenothrix)和球衣菌属(Sphaerotilus)中的许多菌种能将亚铁离子氧化为高铁离子，并利用此过程所产生的能量和还原力同化CO2进行自养生活。铁细菌所进行的亚铁的氧化反应是：
Fe2+ + H+ +1／4O2→ Fe3+ +1／2H2O
含铁有机化合物的形成与分解溶解性的铁可被微生物吸收利用，形成有机结合态，或与有机酸结合成为有机酸铁盐，或产生含铁有机螯合物。含铁有机化合物又可为微生物所利用，并分解释放出无机态的铁。
高铁化合物的物理性质和电化学性能，采用化学法合成了K2FeO4、BaFeO4、SrFeO4和K2Sr(FeO4)2等几种高铁化合物，比较研究了这几种高铁化合物的形貌、结构、在不同浓度KOH溶液中的溶解度及其放电性能．研究结果显示，在这几种高铁化合物中，BaFeO4具有较好的电化学性能．但在实验过程中发现，除K2FeO4外，其余几种高铁化合物均不稳定，在干燥环境中放置时会发生分解．采用量子化学从头算方法从理论上分析了高铁化合物的稳定性变化规律．研究结果表明，高铁化合物的稳定性与阳离子对FeO4^2-的极化作用有很大关系，极化作用越强，高铁化合物就越不稳定。
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