更新时间：2024-09-20 11:29
铁细菌（铁oxidizingbacteria），又称铁氧化细菌，亦称具鞘的丝状菌，是一类生活在含有高浓度二价铁离子的池塘、湖泊、温泉等水域中,能将二价铁盐氧化成三价铁化合物,并能利用此氧化过程中产生的能量来同化二氧化碳进行生长的细菌的总称，其是一种好气异养菌，存在于含有氧和铁的环境。铁细菌广泛分布于自然界，一般生活在含溶解氧少，但溶有较多铁质和CO2的自然水体中，在自然界铁素循环中具有重要作用。
在总铁量为6mg/L的水中，铁细菌繁殖旺盛，铁细菌以有机化合物为营养源，其生长需要有机物，偏爱铁与锰的有机化合物，能利用将硫酸亚铁催化氧化成高价化合物的反应释放的能量来满足其生命活动需要，并把铁和（或）锰氧化物沉积在菌体荚膜内、鞘内或细胞外分泌物上。
水中常见的铁细菌有多孢泉发菌、褐色纤发菌、含铁嘉芪菌3种。油田中常见的铁细菌种类有纤发菌属、球衣菌属、盖氏铁柄杆菌属、铁细菌属及鞘铁细菌。
铁细菌能分泌氧化还原酶，氧化还原酶附着在细胞外，氧化二价铁成为不溶性的氢氧化物。
这些微生物分别属于不同类群，有的是兼性自养型，如纤发菌（Leptothrix）、泉发菌（Crenothrix），为成串的杆状细胞互相连成丝状，外面包有共同的鞘套，在细胞内或鞘套上常有铁等金属积累。有的是严格化能自养型，并只能在强酸性条件下生活，如氧化亚铁硫杆菌（硫杆菌属 铁rooxidans），通常生活在PH\u003c4的环境中，这类菌在细菌浸矿中具有重要作用。铁细菌长期产生氢氧化铁胶体，可积累成褐铁矿，在铁制水管中的生长繁殖会缩短水管的使用寿命。
一种能使二价铁氧化成三价铁并从中得到能量的一群菌落，如锈铁菌属、纤毛铁细菌属等。在水中能使亚铁化合物氧化，并使之生成三价的氢氧化铁沉淀。沉淀物聚集在细菌周围产生大量的棕色黏泥，导致设备和管道的点蚀和锈瘤的形成。铁细菌喜欢生活在含氧少和含有CO2的弱酸中，在碱性条件下不易生长。冷却水有铁细菌繁殖时，水质浑浊、色泽变暗，PH值也相应变化，并伴有异臭气味。
在菌体荚膜内、鞘内或细胞外分泌物上沉积的铁和（或）锰氧化物的细菌。这类细菌虽早有描述，但由于培养分离困难，很少得到纯种。菌体圆、椭圆和杆状，单细胞或连成丘状。多为水生。营化能无机化合物或化能有机营养。
铁细菌是一种好气异养菌，在含气量小于0.5mg/L的系统中也能生长。铁细菌的生长需要铁，但对铁浓度的要求并不高和苛刻，该菌以有机化合物为营养源，其生长需要有机物，偏爱铁与锰的有机化合物。这类有机物被利用后，铁和锰被作为废物排出，附着于细菌的丝状体上。铁细菌是好氧菌，在静止水中、完全缺铁的深层是很难生长和繁殖的，在流动的水中有一定的溶解氧，铁细菌仍能生长。凡是具有以下生理特征的为典型的铁细菌，即：能在氧化亚铁成高价化合物中起催化。
作用：可以利用铁氧化中释放出来的能量满足其生命的需要；能大量分泌氢氧化铁成基定形结构。铁细菌偏好铁质较多的酸环境，以碳酸根为碳源：4FeCO3+O2+6H2O→4Fe(OH)3+4CO2+能量，反应产生能量和高铁维持其能量代谢。不溶性：Fe(OH)3经菌体排出后，形成大量棕色粘泥。铁细菌在酸性环境中对其发育有利，碱性水中不适宜铁细菌生长，其适宜的pH值为6～8，所需温度偏低，最适菌生长，其适宜的pH值为6～8。
铁细菌在含铁的淡水中分布广泛，好气，嗜中性环境。
铁细菌种类很多，在生物分类学上不是集中于同一个目或一个科，故对铁细菌有如下定义：凡是具有以下生理特征的为典型的铁细菌，即能在硫酸亚铁转化成高价铁化合物的过程中起催化作用；可以利用铁氧化中释放的能量来满足其生命的需要；能大量分泌氢氧化铁胶体。
铁细菌的为：
（1）温度。铁细菌Gallionella ferruginea在低温下繁育良好，最佳水温为6℃。具有氧化能力的，用来除掉铁的铁细菌Leptothrix 薄翅蝉和 Leptothrix trichogenes的最佳繁育温度为20℃。
（2）pH值。一般来说，在pH值为5-6这样的弱酸性范围内，铁细菌的繁育良好。但是在pH值中性附近（pH值为7）也可能繁育。
（3）铁浓度。在水道原水中检测出铁细菌时的铁浓度为0.04mg-几个mg/L。在0.04mg/L这样低的铁浓度下，铁细菌也能增殖。
（4）溶存氧和碳酸的浓度。铁细菌是喜气性菌，对氧的要求程度因菌种而异。铁细菌Gallionella ferruginea在饱和溶存氧的质量浓度为7%以上的高浓度下不繁育。铁细菌Leptothrix 薄翅蝉的增殖与氧无关。水中的碳酸浓度除了影响pH值之外，对铁细菌的增殖也有影响。特别是Gallionella ferruginea这种细菌，喜欢在水中碳酸浓度高的地方繁育。
（5）有机化合物量。对从属的营养性细菌来说，有机物不但是其繁殖的能源，而且是菌体的构成要素。因此，有机物的存在量理应影响铁细菌的增殖。
6）铁细菌繁殖的其他条件。以上介绍了用来除铁的铁细菌的繁殖条件。而独立营养细菌硫杆菌属 ferroxidans，却要求很不相同的繁育条件。其繁育的最佳pH值为2.0，在硫酸存在的情况下，是以硫酸亚铁为基质进行繁育的。最适合繁育的铁的质量浓度为10g/L。
铁细菌是好气异养菌，也有兼性异养和严格自养型，大量存在于冷凝水及部分腐蚀沉淀物中。介质中铁的浓度对铁细菌的生长极为重要，一般在总铁量为6mg/L的水中，铁细菌旺盛繁殖。铁细菌通过把二价铁氧化成三价的铁而获得能量，铁细菌的腐蚀通过缝隙腐蚀机理而发生，如铁细菌在水管内壁形成氧浓差电池，发生的反应为：
阳极过程：2Fe→2Fe+4e
阴极过程：O2+2H2O+4e→4OH
腐蚀产物：2Fe +4OH→2Fe（OH）2
4Fe（OH）2+O2+2H2O→2Fe（OH）3
总反应式：4Fe+6H2O+3O2→2Fe（OH）3
铁细菌往往和其他微生物共同作用，例如铁细菌产生富含铁的厌氧环境，使硫酸盐还原菌得以增殖，SRB与铁细菌相互作用，可加速不锈钢的腐蚀进程。
《伯杰氏鉴定细菌学手册》（第8版）把此类菌中不连成丘状的单细胞归入铁荚菌科，并根据其形态和金属沉积物的不同分成4属：沉积氧化铁或氧化锰于圆形或椭圆形细胞外的荚膜中的是铁荚细菌属；金属氧化物通常在杆状细胞周围形成一个圆形或马蹄形鞘的分别是瑙曼氏菌属和菌属；只沉积氧化铁不沉积氧化锰、菌体球形的是铁球菌属。把菌体可连成丝状并有沉积铁或锰氧化物的铁细菌放在鞘细菌中。此类菌中最常见的有单细胞、靠端生或次端生鞭毛运动的纤发菌属；单细胞不靠鞭毛运动、鞘不附着在固体物上的利斯克氏菌属；鞘附着于固体上、丝状顶端膨胀的泉发菌属和丝状顶端渐尖的枝发菌属；另外，还有单细胞产生附属丝和固着器的嘉利翁氏菌属。在油田水中常见的铁细菌种类有嘉氏铁柄杆菌属、铁细菌属、纤毛菌属、球衣菌属及鞘铁菌属。
由于它能氧化溶解于水中的氢氧化亚铁，碳酸铁成高铁沉积下来，起到浓缩和积累环境中铁的作用，可能是天然褐铁矿形成的参与者。前寒武纪大气中含氧量适合铁细菌生长，那时全球性大量铁矿的形成与当时铁细菌的活动有着密切的联系。我国已在鞍山市群条带状含铁建造中发现铁细菌化石。
这类菌也能在给水管道、工厂循环冷却装置、地下水泵、水电站压铁细菌腐蚀力吸水管内生长繁殖，形成锈层或锈瘤，不仅污染水质，而且增加水流的阻力，堵塞管道，甚至促使产生氧差电池腐蚀，导致管子局部穿孔，造成经济上的损失。被铁细菌污染的水质，浊度和色度增加，并有异臭气味产生。
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