氨化，硝化，反硝化系统：整个系统物质循环链主要呈现以下流向（以鱼缸为例子）：
鱼料和水草（有机物）--鱼-->鱼的废物--异养菌--> 氨--硝化菌-->亚硝酸盐(毒素) 硝酸盐-->水草及氮气
相对是氨化，硝化，反硝化三大过程
而物理净水设备主要是提供大量氧气及硝化菌栖息地。
氨化作用是将大海江河湖泊池塘里面一切生物生活所排放的粪便或是人为倒入的人类的粪便等含氮有机化合物分解并释放出氨（NH3/NH4)的过程
硝化作用是将氨化作用产生的氨先转换为亚硝酸盐（NO2-)，再转换为硝酸盐（NO3-)的过程。
反硝化作用是将硝化作用产生硝酸盐的转换为氮（N）的过程。
氨化作用是这三个步骤中最复杂，参与细菌种类最多的过程，是日常生活中所见的，一块猪肉放一个地方一直不管，它就腐烂发臭，最终凭空消失只剩一点残渣的过程。我们把这些菌统称为腐生类细菌（异养菌），因为参与的细菌种类非常之多，这当中有很多能让人得病的菌，在人的角度来说，这属于有害菌。但相对于水来说，没有这些菌，它的自净能力的第一步都没法完成，因此人工建立硝化系统第一步是--养水，为这类菌的繁殖创造时间与空间。
氨化作用所产生的氨是构成人体和一切生物的成分，（氨构成氨基酸，氨基酸构成蛋白质，蛋白质构成细胞，细胞构成生物）但单纯的氨对几乎一切生物却又都是有毒的，所以有了下一步----硝化作用。
参与硝化作用的细菌只有两种，先由亚硝酸菌将氨结合氧转换为亚硝酸盐，再由硝酸菌将亚硝酸盐结合氧转换为硝酸盐，亚硝酸盐是剧毒，人类食入0.3～0.5克的亚硝酸盐即可死亡，但硝酸盐基本无毒，是所有植物的肥料。在自然界里，一部分的硝酸盐由植物吸收，一部分作为反硝化作用的原料进行下一个步骤。
在自然界里，这一切的作用都发生于水体下面的泥沙中，泥沙的表层，活跃着氨化作用的腐生类细菌，泥沙的中层，活跃着硝化细菌，在泥沙的深处，（15CM深度以下）因为水流基本静止，而中层活跃的硝化细菌进行硝化作用的时候耗除了水中的氧，使这里的水成了不含氧的水活跃着另外一种菌落----厌氧菌，这些菌把硝酸盐转换为氮气并排放到大气中，这就是自然界的整个循环。
在上述过程中可以看出，硝化系统是整个物质循环里面不可缺的关键因素。
鱼缸里的水体自净化
因为硝酸菌是依附在土里的，而不是在水里，使普通鱼缸难以实现反硝化作用。在鱼缸里，铺上一层15CM厚度以上的泥沙非常不现实，故氨化作用发生在过滤棉上（主要是生化棉），硝化作用发生在玻璃环等滤材上，因为过滤里水的高速流动，其产物硝酸盐一并溶于水里，即便让水再经过有15CM厚度以上的泥沙做成的设备，其下方可以有无氧环境，但水却不能得到很好的互换，根本就没有效率。
多数人养鱼，目标是水清鱼靓。而氨化作用是水清的必要因素，到氨化作用这一步，水就清了，但氨化作用让水清了却产生了氨，这对鱼有害，所以要鱼靓，还必须要有硝化作用来转换掉氨。。既然氨化作用才是水清的关键，为何大家都在说硝化系统呢？，参与氨化作用的菌，基本都是对人有害的菌，心里上就有障碍，所以很多新手就经常干着这样的事，一方面想水清，一方面却在那消毒杀菌。其实人跟鱼的生存条件是不一样的，你把你家缸壁上的细菌和脏东西吃下去，估计得上医院，但是清道夫把它吃下去，它却长大了。
另外一个原因，可能是因为这类菌的生长条件不苛刻，生长繁殖速度还惊人，自然就会有，无需理会，不需要重视。是的没错，但是，这是相对的，如果你了解一个细菌有多大，要分解一颗最小的鱼饲料需要的菌的数量是亿以上的数量级的话，你大概就能明白，一个又高锰又干啥消毒出来的无菌环境缸，要让细菌繁殖起来并产生肉眼可见的水的变化需要漫长的时间。
如果是新开缸，还是在一个月后，才谈硝化系统吧，很多人对硝化细菌比较纠结是因为它看不见摸不着，显得神秘。但事实上并没什么，就是一种非常自然的现象。氨化作用到了一定的程度，自然就会生长。把缸放那里一直不管它，就算是裸缸，缸壁缸底也会有硝化细菌，只是量太少，起不到作用，跟一根蜡烛无法烧开一桶水一样。只要滤材足够，菌是一定会有的，只是时间的长短问题罢了。
另外在淡水缸，硝化作用在酸性水体里，早期反而是鱼的杀手。氨化作用产生的氨，在水中的有两种不同的形式，一种是氨（NH3）,另一种是胺（NH4）。氨有剧毒胺无毒。氨和胺在水中是根据PH值来互相转化的，PH越高有毒的氨（NH3）的越高。例如PH=9时，水中有25%的总氨是有毒的氨（NH3），PH=7时有毒氨的含量只占总氨的1%。在酸性水中，有毒的氨（NH3）基本不存在，所以鱼是不会氨中毒的，但在亚硝酸菌的作用下出来的NO2-却是可以让鱼中毒的，当然NO2-不会一直的升高，因为硝酸菌会跟上来。
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播报
1、硝化系统能清除鱼的便便 --对不起，清除便便的任务是氨化系统。
2、硝化系统能杀灭病菌 -- 虽然硝化系统会释放出一定的亚硝酸盐，但很快就被变为硝酸盐，这过程中间亚硝酸盐浓度难以令病菌消灭。
3、硝化菌需要大量氧气--硝化细菌叫好氧菌是为了区分于厌氧菌，厌氧菌是接触到氧就很快死亡的菌，这个好字不是喜好的意思，它有氧就行，不是需要大量的氧，水中氧的含量低到所有的鱼都死了，它还能正常工作，同时也不需要高速的水流，这点是很多有关硝化细菌的文章的错误。
3.加入硝化菌就能令水体澄清--这是最大的误区，硝化系统只是净化过程的其中一个环节。
