铁的生物地球化学循环过程具有特殊的环境效应，铁还原菌在铁循环过程中扮演了十分重要的角色。铁还原菌通过厌氧胞外呼吸与铁氧化物发生相互作用，这种代谢方式的最大特点是包含电子在微生物细胞和细胞外电子受体/供体之间的传递，即胞外电子传递。这种代谢方式决定了铁的生物地球化学循环与有机污染物的脱毒、土壤养分循环等过程密切相关。铁还原菌胞外呼吸驱动的生物电化学体系中，电子从微生物细胞到电池阳极的胞外电子传递过程，作为连接微生物学和电化学的纽带，是决定生物电化学体系能量转换的关键因素。本文构建了阳极产电微生物为铁还原菌Klebsiella pneumoniae L17和Shewanella decolorationisS12，阴极电子受体为偶氮染料和铬(Ⅵ)的生物电化学体系，研究了以电极为电子受体的生物电化学体系和以铁氧化物为电子受体的铁还原体系中的电子转移效应。主要结果包括：　　 1、构建了以偶氮染料作为阴极电子受体微生物燃料电池体系，研究了阴极pH值和染料结构对电池性能和降解动力学的影响。结果表明，偶氮染料能够在阴极被降解，生成相应胺类。阴极pH和染料的分子结构对降解速率和电池性能有很大影响。偶氮染料的循环伏安扫描表明pH和结构决定着其氧化还原电位，从而影响偶氮染料得电子能力以及电子传递动力学。　　 2、构建了以铬(Ⅵ)和氧气为阴极电子受体微生物燃料电池体系，发现阴极通入空气时能显著提高铬(Ⅵ)的还原速率。其原因是：阴极通入空气时，溶解氧可作为电子受体，在阴极表面原位还原生成过氧化氢，间接促进阴极室中铬(Ⅵ)的还原。研究了阴极曝气条件、阴极pH值、铁还原菌种类以及电子介体对电池性能和铬(Ⅵ)还原动力学的影响。结果表明，阴极曝气条件、阴极pH值、铁还原菌种类以及电子介体的加入都能影响铬(Ⅵ)的还原速率。本研究可为铬(Ⅵ)污染废水的处理提供了一种新方法。　　 3、采用电化学方法测定了蒽醌-2-羧酸(AQC)、蒽醌-2-磺酸(AQS)、蒽醌-2，6-二磺酸(AQDS)等9种有机电子介体电子接受容量和电子供给容量，研究了它们加速Klebsiella pneumoniae L17、Aeromonas hydrophila HS01、Shewanella decolorationis S12还原针铁矿的效果，发现电子介体加速铁氧化物还原溶解的电子穿梭效应与其电子接受容量之间存在极显著的线性相关关系。结果表明，三种铁还原菌都具有一定的Fe(Ⅲ)还原能力。醌类电子介体的加入能促进细菌对Fe(Ⅲ)的还原。Fe(Ⅲ)的生物还原与电子介体的浓度、氧化还原电位和电子传递容量有关。本研究可为定量评价电子介体的电子穿梭效应提供了新的思路。