水族箱中如果没有硝化细菌的存在，必然会面临氨含量的激增的危险，不论您采用何种方法或任何水族用品都不能彻底解决这个问题。当水中的氨浓度达到水族生物致命浓度时，对于任何一种水族生物而言，结果可能都是一样的--那就是死亡，这时您一定会心疚不已。但如果水中含有足够数量的硝化细菌为您不断地解除水中的氨，则整个水族生态平衡系统的稳定性将获得确保，并使水族生物安全地生活于水族箱中。所以硝化细菌承担着一个很重要的角色。
鱼缸内的垃圾，比如屎、所有大细生物尸体、分泌物、吃剩的食物等，都是有机化合物，会被NH3 生产菌吃了，化作NH3 / NH4，是为氨化作用。
NH3 有毒，NH4没有(有说有毒，不过轻微)。两者的相对含量，与水的pH 有关。pH每上升1.0，NH3的含量升十倍。Ph7 时有99.7%NH4，0.3% NH3；pH8.4时有84.7% NH4，15.3%NH3。
硝化作用nitrification 是两个步骤：
1. NH3 化为NO2。
2. NO2 化为NO3。
由两种细菌，化NH3 菌和化NO2菌负责，它们统称硝化菌。
硝化菌的理想工作环境：
1. 温度：摄氏8-30 度。30度为最佳，即工作效率最高。所以在开缸时，把水温调至30 度，有最好效果。
2. pH：7.5 – 8.5。在pH6或以下，硝化工作会慢下来，甚至停下。所以水草缸中，ADA 的泥，因太酸，pH 肯定低过6，这使泥中完全没有硝化作用。
海水、淡水的硝化作用，会生产H 离子，副作用是使水质的pH 下降，即消耗碱性。其公式是：NH3 + 2O2 化为NO3 + H2O + 2H (公式1)。
3. 氧气：起码高过2ppm。从公式 1的左手边，可看见须加入O2 氧气，才能成事。水流去生化滤水器(包括底喉)，第一关卡的硝化菌开始抢劫氧气，经历硝化菌十入铜人阵后，后面的氧可能已所余无了。因此多生物环未必多硝化菌。运作良好的水缸，水中应有约6ppm 的氧含量。所有鱼缸，氧多百利无一害，没有高压，你不可能做到有害的含量。足氧更是护垫，能应付万一有生物死去，腐化时，有关细菌的抢氧。
4. 毒害：有趣的是，虽然硝化菌吃NH3，NO2，但它们含量高时，也会毒死硝化菌。就如有些珊瑚爱光，但你用十万w 灯来照牠，一样照死牠。微元素也一样。
所以开缸时，有不要心急的格言，其真义在于不能使到NH3太多，化NH3 菌才能生存，又NH3给菌降至一定度数时，化NO2 菌才能生存。有些「天才」误会了，以为狂落开缸鱼，食物，或他们以为能使NH3 上升的东西，比方食物、死尸，就开缸开得快。这些东西加得太多，第一步就是使NH3生产菌得益，用去大量氧，霸占生物过滤滤材的空间，酸化住所，生产大量NH3，总总使化NH3 菌更难起头。
重金属对硝化菌有毒性，银、水银、锌、镍等是例子。医鱼病的铜也是重金属，施药时应考虑。
它在NH3 含量高时，毒性更重［Satoetal,1988］。沙（所以要洗）、水喉水、和低质盐有可能含重金属，有些新水剂如seachem 的prime能除之。厕所水就一定有添。
有人觉得用厕所水来饲养好劲。用逻辑推理，香港的厕所水从那处抽来？会否从离岸远处？或近严重污染之地？会否先好好过滤，才送到你家来冲屎？把厕所水自行处理，用碳等，是否浪费时间金钱？又几有效？是否比用盐节省很多？旧式鱼店用厕所水是否必定正确？有否研究？
水喉水的氯和chloramine 氯胺是用来杀菌的，硝化菌等益菌也是菌。把水喉水放一段时间，打气，前者能散出，后者不能，新水剂却能清除。
植物，藻会分泌出phenol，也对硝化菌有毒性，幸好正常来说量不多，活性碳，skimmer 能帮手除之。不过沙面，石面有太多藻，可能对沙，石的生物过滤有点影响。
Reference: 1［USEPA ,1977, Wastewater biology, Bitton Gabriel］上面所说的有毒物质，影响化NH3 菌较大；pH，温度则影响化NO2菌较多。每化一个NH3，其细菌得能量2.75KJ。每化一个NO2，得75KJ。这是化NO2菌生长速度较高的其一原因。
NH3，为什么咁毒？
如果在水中，有鲨鱼张大口冲向你，你应引牠攻击阁下的要害，在最后一刻，就快咬到时，牠定照单全收，后而逃走。全因尿中的NH3。
水族缸中，NH3 另一来源，是尿。这句只答对一半，因渗透压力，淡水鱼会痾很多尿，但海水鱼却小得交关。咸水鱼排放NH3 的机制，主力是鳃，以扩散形式进行。水中的NH3浓度越高，扩散率越低，即鱼本身的排毒(NH3)率越低。理论上，当鱼内和水中的浓度相等时，便扩散不到。
NH3 的另一麻烦处，是它不带电荷 (NO2，NO3，NH4全带电荷)。以此特性，它很容易便进入生物的细胞，话入就入，冇得防御。题外话，H2S也是不带电荷的。
NH3=0 鱼缸才算合格。
它含量高，鱼会有烂鳍、烂鳃的症状。珊瑚会不开。
NH3 会伤害生物的器官。
0.5ppm 的份量已能使鱼的红血球失去运输氧的能力，于是鱼便吸气快急。同等份量也伤害到珊瑚［Matt Clarke,2002］。
咸、淡水水草，巨藻(如提子草，羽毛草)，藻(包括珊瑚的共生藻)等植物，最喜爱，最优先吸取的不是NO3，而是NH3。全因其不带电荷，话入就入的特性，植物吸取NH3 时，花费的气力是最低的。若吸取NO3，植物又要用多些能量去吸，又要自制出酵素来帮手。第二原因，植物会以NH4 的形式来贮存，及使用。植物吸NH3 再把它变NH4 不难，如植物体内是低pH，NH3自动变身。这比直接吸NH4 节省工夫。但植物吸NO3 后，把它变为NH4，便要多多任务序了。
所以，一缸水中，若有齐NH3、NO2、NO3，植物会优先吸NH3，吸到冇，才吸NO2和NO3。
因此，开缸时见到啡藻开始出现，是不等于NO3 已形成的。另一谬论是，N 氮循环的结尾是NO3 被植物吸收了。只是很多人讲极都唔信。蠢人和氮气，永远是过剩的。要注意，太高NH3 浓度，一样毒死植物的。植物吸食NH3，硝化菌也吸食NH3，故，彼此是敌对的。植物有对策，就是刚才说硝化菌毒害的phenol，还有vanillic acid, syringic acid, gallic acid,tannic acid 等都是硝化菌抑制素。Tannic acid 是单宁酸，我们饮红酒时的涩味，就是它的味度。这些植物毒素是有机物质，skimmer，碳能帮手，通常缸中也不会有大量。
NO2=0 鱼缸才算合格。
它含量高，鱼鳍会有啡色条纹的症状。珊瑚会不开。
跟 NH3 一样，它能影响红血球失去运输氧的能力，和伤害生物的器官。海水中的盐是NaCl，原来其Cl 氯化物会帮助海水鱼抵抗NO2 的。Cl 和NO2会争着被鱼吸收，前者通常是赢家［MattClarke,2002］。所以淡水鱼有加盐疗法，不过大部分人都不知为何加盐，却加盐。
脱氮作用 Denitrification
也谈谈 NO3。脱氮作用就是NO3---->(化成)NO2---->N2O---->N2------------(公式2)。由化NO3 菌掌管。最后产品是N2 氮气，会升上水面，再蒸发到空气。
化 NO3 菌喜欢的环境：
1. pH7-8.5，最好是7［Christensen and Harremoes, 1977］。
2. 温度，摄氏35-50度［Christensen and Harremoes, 1977］。
3. 含氧量：低［Christensenand Harremoes, 1977］。即是微氧anoxic 0.5 to 2.0
ppm，但不是无氧anaerobic。如果在无氧状态，化NO3 菌不会行公式2，却会行：
NO3---->NO2---->N2---->NH4［Bob Goemans,2000］。最后产物NH4又会有
部分变成NH3，因海水缸的pH。
Plenum 过滤法，沙内那个架的功能，就是氧气贮存室，用来保证沙内的微氧量，不至去到无氧。这过滤法很妙，妙在其中文名。照翻译它，及它的别名，可叫做天然硝酸盐（NO3）减除过滤法（NNR，NaturalNitrate Reduction），充水层过滤法（plenum），质巴过滤法（发明者是Jean Jaubert 质巴博士，他在80年代后期，于Nice 大学提出）。
或改个贴切的名，但不知那位天才，改为活沙过滤法。活沙是livesand，乃沙的一种，指沙内住有菌、虫及其他生物的沙。「Plenum 用活沙啊！」DSB 也用活沙，又叫那名字吗？那么底喉过滤法用活沙，或放些活沙去滤水器，也应叫做活沙过滤？
4. 4，毒害，跟硝化菌的相同，但敏感度较低。
为何鱼缸的NH3，NO2低到测不到，但却有NO3？
第一，从化NO3 菌喜欢的环境中，pH与温度两项，可见到海水缸的环境是偏心向硝化菌的。
海水缸一例pH8.2，摄氏25度。
第二，微氧环境较难做成，掌握。九成DSB 专家都是靠估的。
第三，化NO3 菌工作效率较硝化菌慢。
此脱氮作用会便pH 上升。
NO3 一样有毒，只是害性较低。
海水鱼，珊瑚缸中，它应低过15ppm。过高NO3 与头洞病lateral line erosion 的形成有直接关系［J.Davids,1993］。淡水鱼的应低过40ppm。
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