硝化細菌是透過將土壤中的無機物氧化（先將氨氧化為亞硝酸，再將亞硝酸氧化為硝酸），釋放出其中的化學能，再利用這些化學能將吸收的CO2和H2O合成生命所需的糖分。具體過程： 硝化細菌2NH3+3O2--------->2HNO2+能量 硝化細菌2NH2+O2--------->2HNO3+能量 硝化細菌CO2+H2O--------->(CH2O)+O2 能量硝化細菌的這種反應叫化能合成反應與光合作用的區別是能量來源不同

耗氧，降低水中溶解氧含量；產生過多亞硝酸和硝酸，促使水質酸化；硝氮（硝酸根）產生過多，容易使魚缸爆藻；硝酸根濃度過大，使魚產生鹽分毒害等幾個方面。

硝化細菌是好氧菌，無論是亞硝化反應，還是硝化反應，都需要氧氣參與。因此，硝化細菌加多了，自然會大量消耗水中的氧氣。魚也是需要氧氣的，特別是高氧魚，對氧氣的需求更大。而一定溫度下，水中溶解的氧氣總量是有限度的，由此形成硝化細菌和魚對氧氣的競爭關係。