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利用铁矿物的Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）循环可活化O2、H2O2或过硫酸盐等氧化剂,产生·OH及·SO4-等多种强氧化性自由基,高效降解有机污染物。微生物是自然环境中铁矿物形成与转化的重要驱动力,由微生物参与产生的生物源铁矿物在环境中分布广泛。生物源铁矿物相比非生物源铁矿物具有不同的形貌、比表面积及氧化还原活性,影响其电子传递、生物有效性及对污染物的吸附能力。然而,目前有关铁矿物氧化还原转化的研究大多以非生物源铁矿物为对象,利用生物源铁矿物的Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）循环活化不同氧化剂去除难降解有机污染物的研究值得深入探索。基于此,本研究利用典型硝酸盐依赖型Fe（Ⅱ）氧化菌Acidovorax sp.BoFeN1合成生物源针铁矿（biogenic goethite,Gtbio）及其与具有电子穿梭或配合Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）活性的腐殖酸（humic acid,HA）或还原石墨烯氧化物（reduced graphene oxide,rGO）的共沉淀物（Gtbio-HA或Gtbio-rGO）,并考察上述生物源针铁矿活化O2、H2O2或过硫酸盐氧化降解磺胺抗生素等污染物的能力。主要研究内容和结果如下:（1）通过水解法合成化学针铁矿（Gtchem）,利用BoFeN1菌株制备Gtbio,考察了厌氧-好氧交替条件下HA对上述针铁矿氧化还原转化产生·OH的影响及作用机制。经过144 h的厌氧还原和32 h的好氧氧化,Gtbio/HA体系的积累·OH浓度（47.1-71.3 μM）远高于Gtchem/HA 体系的积累·OH 浓度（17.0-29.2 μM）;10-100 mg/L HA 分别使 Gtchem 和 Gtbio体系的积累·OH浓度提高40.5%-241%和1.70%-54.0%。吸附态Fe（Ⅱ）对产·OH发挥重要作用,Gtchem/HA和Gtbio/HA体系中由吸附态Fe（Ⅱ）氧化产生的·OH分别占产生·OH总量的72.5%和54.4%。在厌氧-好氧交替条件下,Gtbio和Gtbio/HA体系磺胺（0.4 mg/L）降解率分别为48.5%和72.5%,远高于Gtchem和Gtchem/HA体系磺胺降解率（15.2%和34.3%）。游离或吸附态HA在厌氧-好氧交替条件下被部分矿化,含氧官能团含量提高,平均分子量降低。具有丰富含氧官能团的HA可作为电子穿梭体和Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）配合剂,促进Gtchem和Gtbio体系在厌氧阶段的异化Fe（Ⅲ）还原以及好氧阶段的·OH积累。Gtbio因其较高的比表面积、低结晶度和掺杂有机质,具有相比Gtchem更高的异化还原和产OH速率。（2）为提高HA在针铁矿介导产OH过程中的稳定性,利用BoFeN1菌株制备了具有不同碳铁比（0.16-0.99）的Gtbio-HA共沉淀物,所合成的共沉淀物可高效催化磺胺类芬顿降解。当Gtbio-HA的碳铁比分别为0.30、0.55和0.99时,反应2 h后其催化体系磺胺（10 mg/L）的降解率分别为91.1%、79.0%和77.3%,远高于Gtbio体系磺胺的降解率（44.8%）。相比于Gtbio体系,Gtbio-HA体系表现出更高的H2O2分解效率、·OH生成效率和有机碳去除效率。共沉淀物中的HA具有较高的稳定性且Gtbio-HA的微孔表面积较低,降低了HA对·OH和H2O2的竞争作用,有助于提高磺胺降解效率。电化学分析、淬灭实验、光谱学分析和铁物种测量结果表明,共沉淀物中的HA主要通过八面体位点上的羧基与Fe（Ⅲ）配合及发挥电子穿梭作用,加速Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）循环,促进污染物类芬顿降解。（3）考虑到rGO等碳材料同样具有电子穿梭和配合Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）作用,进一步利用BoFeN1菌株制备了具有不同rGO含量（2%-10%）的Gtbio-rGO共沉淀物,并应用于活化H2O2产生·OH降解磺胺。反应4 h后,Gtbio-rGO催化体系中磺胺（60 μM）的降解率可达95.4%。磺胺降解符合准一级动力学,Gtbio-rGO体系磺胺降解速率常数（0.97 h-1）分别是rGO/H2O2、Gtbio/H2O2和H2O2体系降解速率常数的6.70、15.4和162倍。共沉淀物中的Gtbio和rGO组分对磺胺类芬顿降解具有协同催化作用。Gtbio-rGO体系相比于对照组Gtbio和rGO体系表现出更高的·OH生成速率、H2O2分解效率和Fe（Ⅱ）积累速率。铁物种测量、电镜及光谱学分析表明,共沉淀物中较强的Fe-C配位作用、较弱的rGO片层团聚以及较小的负载Gtbio颗粒尺寸促进Gtbio-rGO体系的Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）循环。此外,负载Gtbio颗粒使共沉淀物中rGO暴露更多缺陷位点,参与活化H2O2,促进类芬顿反应（4）Gtbio-rGO共沉淀物可高效活化过二硫酸盐（peroxydisulfate,PDS）氧化降解磺胺等有机污染物。反应4 h后,磺胺（20μM）在Gtbio-rGO/PDS体系中的降解率可达97.5%。磺胺降解符合准一级动力学,Gtbio-rGO/PDS体系中磺胺降解速率常数（0.68 h-1）分别是rGO/PDS、Gtbio/PDS和PDS体系降解速率常数的6.30、22.7和25.3倍。共沉淀物中的Gtbio和rGO组分对磺胺降解具有协同催化作用。电化学分析、淬灭实验和光谱学分析表明,非自由基路径发挥重要作用:Gtbio-rGO/PDS体系通过产生强氧化性的1O2及形成电子供体（污染物）-介体（Gtbio-rGO）-电子受体（PDS）三元体系直接传递电子,促进污染物氧化降解。通过比较Gtbio-rGO/PDS体系对不同有机污染物的降解活性,发现该体系对电离势较低的污染物表现出更强的氧化还原活性,具有选择性氧化有机污染物的能力。本论文表明生物源针铁矿相比非生物源针铁矿对不同氧化剂表现更高活化性能,与具有电子穿梭和配合Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）能力的HA或rGO形成共沉淀物可进一步强化生物源针铁矿的催化活性,介导有机污染物降解。本研究加深了对自然环境氧化还原波动条件下活性氧产生及污染物转化归趋的认识,并为应用生物源矿物去除难降解有机污染物奠定基础。