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 生產菌吃了，化作NH3 / NH4，是為氨化作用。
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 化為NO2。
2. NO2 化為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 度為最佳，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，会生產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 化為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，经歷硝化菌十入铜人阵后，后面的氧可能已所餘无了。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，以為狂落开缸鱼，食物，或他们以為能使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 生產菌得益，用去大量氧，霸佔生物过滤滤材的空间，酸化住所，生產大量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［US EPA ,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，為什麼咁毒？
如果在水中，有鯊鱼张大口衝向你，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，鱼会有烂鰭、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，又要自製出酵素来帮手。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，把它变為NH4，便要多多工序了。
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 是单寧酸，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
NO2=0 鱼缸才算合格。
它含量高，鱼鰭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 会争著被鱼吸收，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為何加盐，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。
最后產品是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［Christensen and 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］。最后產物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，Natural Nitrate 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，改為活沙过滤法。活沙是live sand，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？那麼底喉过滤法用活沙，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。


為何鱼缸的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。