鐵細菌
鐵細菌
鐵細菌是一類生活在含有高濃度二價鐵離子徠的池塘、湖泊、溫泉等水域中，能將二價鐵鹽氧化成三價鐵化合物，並能利用此氧化過程中產生的能量來同化二氧化碳進行生長的細菌的總稱。鐵細菌以有機物為營養源，其生長需要有機物，偏愛鐵與錳的有機化合物。這類有機物被利用后，鐵和錳被作為廢物排出，附著於細菌的絲狀體上。鐵細菌一般生活在含氧少、但溶有較多鐵質和CO2的微酸水中，鹼性環境不利於其生存。在水中能使亞鐵化合物氧化，並使之生成三價的氫氧化鐵沉澱。沉澱物聚集在細菌周圍產生大量的棕色黏泥，導致設備和管道的點蝕和銹瘤的形成。冷卻水有鐵細菌繁殖時，水質渾濁、色澤變暗，PH值也相應變化，並伴有異臭氣味。這些微生物分別屬於不同類群，有的是兼性自養型，如纖發菌（Leptothrix）、泉發菌（Crenothrix），為成串的桿狀細胞互相連成絲狀，外麵包有共同的鞘套，在細胞內或鞘套上常有鐵等金屬積累。有的是嚴格化能自養型，並只能在強酸性條件下生活，如氧化亞鐵硫桿菌（Thiobacillus fer-rooxidans），通常生活在PH<4的環境中，這類菌在細菌浸礦中具有重要作用。鐵細菌長期產生氫氧化鐵，可積累成褐鐵礦，在鐵制水管中的生長繁殖會縮短水管的使用壽命。
這些微生物分別屬於不同類群，有的是兼性自養型，如纖發菌（Leptothrix）、泉發菌（Crenothrix），為成串的桿狀細胞互相連成絲狀，外麵包有共同的鞘套，在細胞內或鞘套上常有鐵等金屬積累。有的是嚴格化能自養型，並只能在強酸性條件下生活，如氧化亞鐵硫桿菌（Thiobacillus fer-rooxidans），通常生活在PH<4的環境中，這類菌在細菌浸礦中具有重要作用。鐵細菌長期產生氫氧化鐵，可積累成褐鐵礦，在鐵制水管中的生長繁殖會縮短水管的使用壽命。
一種能使二價鐵氧化成三價鐵並從中得到能量的一群菌落，如銹鐵菌屬、纖毛鐵細菌屬等。在水中能使亞鐵化合物氧化，並使之生成三價的氫氧化鐵沉澱。沉澱物聚集在細菌周圍產生大量的棕色黏泥，導致設備和管道的點蝕和銹瘤的形成。鐵細菌喜歡生活在含氧少和含有CO2的弱酸中，在鹼性條件下不易生長。冷卻水有鐵細菌繁殖時，水質渾濁、色澤變暗，PH值也相應變化，並伴有異臭氣味。
鐵細菌
在菌體莢膜內、鞘內或細胞外分泌物上沉積的鐵和（或）錳氧化物的細菌。這類細菌雖早有描述，但由於培養分離困難，很少得到純種。菌體圓、橢圓和桿狀，單細胞或連成丘狀。多為水生。營化能無機或化能有機營養。
鐵細菌是一種好氣異養菌，在含氣量小於0.5mg/L的系統中也能生長。鐵細菌的生長需要鐵，但對鐵濃度的要求並不高和苛刻，該菌以有機物為營養源，其生長需要有機物，偏愛鐵與錳的有機化合物。這類有機物被利用后，鐵和錳被作為廢物排出，附著於細菌的絲狀體上。鐵細菌是好氧菌，在靜止水中、完全缺鐵的深層是很難生長和繁殖的，在流動的水中有一定的溶解氧，鐵細菌仍能生長。凡是具有以下生理特徵的為典型的鐵細菌，即：能在氧化亞鐵成高價化合物中起催化。
作用：可以利用鐵氧化中釋放出來的能量滿足其生命的需要；能大量分泌氫氧化鐵成基定形結構。鐵細菌偏好鐵質較多的酸環境，以碳酸鹽為碳源：4FeCO3+O2+6H2O→4Fe(OH)3+4CO2+能量，反應產生能量和高鐵維持其能量代謝。不溶性：Fe(OH)3經菌體排出后，形成大量棕色粘泥。鐵細菌在酸性環境中對其發育有利，鹼性水中不適宜鐵細菌生長，其適宜的pH值為6～8，所需溫度偏低，最適菌生長，其適宜的pH值為6～8。
鐵細菌在含鐵的淡水中分佈廣泛，好氣，嗜中性環境。
鐵細菌種類很多，在分類學上不是集中於同一個目或一個科，故對鐵細菌有如下定義：凡是具有以下生理特徵的為典型的鐵細菌，即能在亞鐵轉化成高價鐵化合物的過程中起催化作用；可以利用鐵氧化中釋放的能量來滿足其生命的需要；能大量分泌氫氧化鐵。
鐵細菌的為：
（1）溫度。鐵細菌Gallionella ferruginea在低溫下繁育良好，最佳水溫為6℃。具有氧化能力的，用來除掉鐵的鐵細菌Leptothrix ochracea和 Leptothrix trichogenes的最佳繁育溫度為20℃。
（2）pH值。一般來說，在pH值為5-6這樣的弱酸性範圍內，鐵細菌的繁育良好。但是在pH值中性附近（pH值為7）也可能繁育。
（3）鐵濃度。在水道原水中檢測出鐵細菌時的鐵濃度為0.04mg-幾個mg/L。在0.04mg/L這樣低的鐵濃度下，鐵細菌也能增殖。
（4）溶存氧和碳酸的濃度。鐵細菌是喜氣性菌，對氧的要求程度因菌種而異。鐵細菌Gallionella ferruginea在飽和溶存氧的質量濃度為7%以上的高濃度下不繁育。鐵細菌Leptothrix ochracea的增殖與氧無關。水中的碳酸濃度除了影響pH值之外，對鐵細菌的增殖也有影響。特別是Gallionella ferruginea這種細菌，喜歡在水中碳酸濃度高的地方繁育。
（5）有機物量。對從屬的營養性細菌來說，有機物不但是其繁殖的能源，而且是菌體的構成要素。因此，有機物的存在量理應影響鐵細菌的增殖。
6）鐵細菌繁殖的其他條件。以上介紹了用來除鐵的鐵細菌的繁殖條件。而獨立營養細菌Thiobacillus ferroxidans，卻要求很不相同的繁育條件。其繁育的最佳pH值為2.0，在硫酸存在的情況下，是以硫酸亞鐵為基質進行繁育的。最適合繁育的鐵的質量濃度為10g/L。
鐵細菌是好氣異養菌，也有兼性異養和嚴格自養型，大量存在於冷凝水及部分腐蝕沉澱物中。介質中鐵的濃度對鐵細菌的生長極為重要，一般在總鐵量為6mg/L的水中，鐵細菌旺盛繁殖。鐵細菌通過把二價鐵氧化成三價的鐵而獲得能量，鐵細菌的腐蝕通過縫隙腐蝕機理而發生，如鐵細菌在水管內壁形成氧濃差電池，發生的反應為：
陽極過程：2Fe→2Fe+4e
陰極過程：O2+2H2O+4e→4OH
腐蝕產物：2Fe +4OH→2Fe（OH）2
4Fe（OH）2+O2+2H2O→2Fe（OH）3
總反應式：4Fe+6H2O+3O2→2Fe（OH）3
鐵細菌往往和其他微生物共同作用，例如鐵細菌產生富含鐵的厭氧環境，使SRB得以增殖，SRB與鐵細菌相互作用，可加速不鏽鋼的腐蝕進程。
《伯傑氏鑒定細菌學手冊》（第8版）把此類菌中不連成丘狀的單細胞歸入鐵莢菌科，並根據其形態和金屬沉積物的不同分成4屬：沉積氧化鐵或氧化錳於圓形或橢圓形細胞外的莢膜中的是鐵莢細菌屬；金屬氧化物通常在桿狀細胞周圍形成一個圓形或馬蹄形鞘的分別是瑙曼氏菌屬和赭菌屬；只沉積氧化鐵不沉積氧化錳、菌體球形的是鐵球菌屬。把菌體可連成絲狀並有沉積鐵或錳氧化物的鐵細菌放在鞘細菌中。此類菌中最常見的有單細胞、靠端生或次端生鞭毛運動的纖發菌屬；單細胞不靠鞭毛運動、鞘不附著在固體物上的利斯克氏菌屬；鞘附著於固體上、絲狀頂端膨脹的泉發菌屬和絲狀頂端漸尖的枝發菌屬；另外，還有單細胞產生附屬絲和固著器的嘉利翁氏菌屬。在油田水中常見的鐵細菌種類有嘉氏鐵柄桿菌屬、鐵細菌屬、纖毛菌屬、球衣菌屬及鞘鐵菌屬。
由於它能氧化溶解於水中的氫氧化亞鐵，碳酸鐵成高鐵沉積下來，起到濃縮和積累環境中鐵的作用，可能是天然褐鐵礦形成的參與者。前寒武紀大氣中含氧量適合鐵細菌生長，那時全球性大量鐵礦的形成與當時鐵細菌的活動有著密切的聯繫。我國已在遼寧鞍山群條帶狀含鐵建造中發現鐵細菌化石。
這類菌也能在給水管道、工廠循環冷卻裝置、地下水泵、水電站壓鐵細菌腐蝕力吸水管內生長繁殖，形成銹層或銹瘤，不僅污染水質，而且增加水流的阻力，堵塞管道，甚至促使產生氧差電池腐蝕，導致管子局部穿孔，造成經濟上的損失。被鐵細菌污染的水質，濁度和色度增加，並有異臭氣味產生。
基本信息
- 中文名
- 鐵細菌
- 外文名
- iron bacteria
- 界
- 細菌界
- 科
- 鐵莢菌科
- 分布區域
- 在含有高濃度二價鐵離子的池塘、湖泊、溫泉等水域中
- 功能
- 二價鐵氧化成三價鐵
- 類群
- 兼性自養型、化能自養型等
- 代表
- 銹鐵菌屬、纖毛鐵細菌屬