铁细菌

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。

铁细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。

定义

铁细菌种类很多，在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。

分类

《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赭菌属；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。

形态特征

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。营化能无机或化能有机营养。

繁育条件

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 ochracea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 ochracea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 Thiobacillus 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。

分布区域

铁细菌在含铁的淡水中分布广泛，好气，嗜中性环境。

主要价值

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。我国已在辽宁鞍山群条带状含铁建造中发现铁细菌化石。

主要危害

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。

腐蚀机理

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：