Light energy is a driver for many biogeochemical element cycles in aquatic systems. The sunlight-induced photochemical reduction of ferric iron (Fe(iii) photoreduction) to ferrous iron (Fe(ii)) by either direct ligand-to-metal charge transfer or by photochemically produced radicals can be an important source of dissolved Feaq2+ in aqueous and sedimentary environments. Reactive oxygen species (ROS) are formed by a variety of light-dependent reactions. Those ROS can oxidize Fe(ii) or reduce Fe(iii), and due to their high reactivity they are key oxidants in aquatic systems where they influence many other biogeochemical cycles. In oxic waters with circumneutral pH, the produced Fe(ii) reaches nanomolar concentrations and serves as a nutrient, whereas in acidic waters, freshwater and marine sediments, which are rich in Fe(ii), the photochemically formed Fe(ii) can reach concentrations of up to 100 micromolar and be used as additional electron donor for acidophilic aerobic, microaerophilic, phototrophic and, if nitrate is present, for nitrate-reducing Fe(ii)-oxidizing bacteria. Therefore, Fe(iii) photoreduction may not only control the primary productivity in the oceans but has a tremendous impact on Fe cycling in the littoral zone of freshwater and marine environments. In this review, we summarize photochemical reactions involving Fe, discuss the role of ROS in Fe cycling, and highlight the importance of photoreductive processes in the environment.

中文翻译：

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铁在水生环境中的光化学。

光能是水生系统中许多生物地球化学元素循环的驱动力。通过直接的配体到金属的电荷转移或通过光化学产生的自由基，在阳光下将三价铁（Fe（iii）光还原）还原为亚铁（Fe（ii））可能是水溶液中溶解的Feaq2 +的重要来源和沉积环境。活性氧（ROS）是由多种与光有关的反应形成的。那些ROS可以氧化Fe（ii）或还原Fe（iii），由于它们的高反应活性，它们是水生系统中的重要氧化剂，会影响许多其他生物地球化学循环。在环境pH值高的有氧水中，产生的Fe（ii）达到纳摩尔浓度并作为营养物，而在酸性水中，富含Fe（ii）的淡水和海洋沉积物中，光化学形成的Fe（ii）的浓度可高达100微摩尔，可作为嗜酸性好氧，微需氧，光养性的附加电子供体，如果存在硝酸盐，还可以用作还原硝酸盐的Fe（ii）氧化细菌的电子供体。因此，Fe（iii）的光还原不仅可能控制海洋的主要生产力，而且对淡水和海洋环境沿岸地区的Fe循环产生巨大影响。在这篇综述中，我们总结了涉及Fe的光化学反应，讨论了ROS在Fe循环中的作用，并强调了光还原过程在环境中的重要性。用于还原硝酸盐的Fe（ii）氧化细菌。因此，Fe（iii）的光还原不仅可能控制海洋的主要生产力，而且对淡水和海洋环境沿岸地区的Fe循环产生巨大影响。在这篇综述中，我们总结了涉及Fe的光化学反应，讨论了ROS在Fe循环中的作用，并强调了光还原过程在环境中的重要性。用于还原硝酸盐的Fe（ii）氧化细菌。因此，Fe（iii）的光还原不仅可以控制海洋的初级生产力，而且对淡水和海洋环境沿岸地区的Fe循环具有巨大影响。在这篇综述中，我们总结了涉及Fe的光化学反应，讨论了ROS在Fe循环中的作用，并强调了光还原过程在环境中的重要性。