硝化细菌的形态大多数在水中的硝化细菌，具有能游泳的鞭毛，其长度为菌体细胞的数倍，使菌体能在水中游动。科学家们将这种粘性物质以及被其粘结而成的细菌团块称为“生物膜”。生物膜是有结构，有组织的，当中有水道，使水能流出流入，带来食物、氧气，带走排泄物等。还有很多原因可以造成硝化细菌大量死亡，比如在鱼缸中加入抗生素类药物及一切对硝化细菌有害的物质等等。高于42度则进入生命高危区。
养水的核心，是建立氨化系统和硝化系统，培养硝化细菌。作为一个鱼友，我们应该对硝化菌有一个深入的了解，这样才能减少错误。下面让我们一起来深入探讨下硝化细菌。
硝化细菌的生理特点
在自然界中，共同完成硝化作用的硝化细菌共有两类：
第一类是亚硝酸菌，它能在有氧的条件下，以氨为食物，把氨转化成亚硝酸盐，从中得到能量。亚硝酸菌包括亚硝化单胞菌属、亚硝化球菌属、亚硝化螺菌属和亚硝化叶菌属中的细菌。
第二类是硝酸菌，他能在类似的条件下，将亚硝酸盐转化为硝酸盐。硝酸菌包括硝化杆菌属、硝化球菌属和硝化囊菌属中的细菌。
所以硝化菌不是单指的一种菌，而是两大类，里面包含各种各样的菌。
硝化细菌的形态
大多数在水中的硝化细菌，具有能游泳的鞭毛，其长度为菌体细胞的数倍，使菌体能在水中游动。有人说添加硝化菌的时候，一定要倒在滤材上，有必要吗？其实这是没有必要的，硝化菌在水中被激活后，可以自己运动，找到合适的地方，吸附在上面，所以硝化菌没必要一定倒在滤材上。
硝化细菌的生
一个异营菌繁殖周期平均约为22分钟，就是22分钟后1个变2个，然后在翻倍成4个，理论上说在20个小时后，1个细菌可以变成1亿个，可见异营菌繁殖的速度惊人。
而硝化细菌就逊色很多，亚硝酸菌繁殖周期大约是24—36小时，也就是说20小时后亚硝酸菌还停留在1个细菌的状态。而硝酸菌繁殖周期更长，平均要花掉60个小时才能增值1倍，这也是造成新缸综合症的主要原因。
新缸综合症：在开缸1周至一个月这个期间内，由于硝化菌的生长速度过慢，不能完全分解掉水中的毒素，而造成鱼类中毒死亡的现象叫做新缸综合症。
硝化细菌的生长速度告诉我们，开缸养水必须是需要时间的。如果你有水质毒素检测试剂的话，可以依据检测的结果，氨和亚硝酸盐全部为零作为开缸合格的标准。如果没有水质毒素检测试剂依据经验的话，30-45天硝化系统才会成熟。凡是说开缸3-5天硝化菌就培养好了可以下主鱼的，都是忽悠人的，没有任何科学依据，如果这时候下鱼，新缸综合症会等着你。
硝化细菌的生物膜
漂浮中的硝化细菌是不能进行硝化作用的，必须附着在固体表面。硝化菌会分泌出一种粘性物质，把自己给粘在固体表面上。随着硝化菌的繁衍，数量不断增加，一团一团硝化菌彼此粘在一起，形成了一层生物膜，附着在固体的表面上。
这个特性告诉我们：uv紫外线杀菌灯对硝化系统的破坏几乎可以忽略不计，因为有用的硝化菌都在滤材上，uv灯杀掉的多数是水里的异营菌，所以大家不要担心使用uv灯会破坏硝化系统。
科学家发现，在大多数情况下，细菌都是以聚集成团块的方式存在着的。科学家们将这种粘性物质以及被其粘结而成的细菌团块称为“生物膜”。在生物膜中细菌只占三分之一的体积，余下的空间则由细菌分泌的一种成分复杂、被称做“胞外基质”的粘性物质占据，这种黏性物质可以降解各种抗生素及对细菌有害物质，生物膜中心的细菌处于休眠状态，当环境中有抗生素及对细菌有害的物质时，只能杀死生物膜表面的细菌，不能杀死生物膜中心处于休眠状态的细菌，一旦环境好转生物膜中心的细菌就以外层那些已经死亡的细菌为养料进行繁殖。这样很快，又一个完整的生物膜结构就重新形成了。我们看到附着在生化球上赭色的物质就是生物膜。
生物膜的厚度约是菌的600-900倍。生物膜是有结构，有组织的，当中有水道，使水能流出流入，带来食物、氧气，带走排泄物等。生物膜有保护作用，Powell SJ等在1992曾做实验，把消毒药分别放入一瓶住在生物膜的菌，及另一瓶浮游的菌。结果是住在生物膜的菌没有事，浮游的死了82%。
这个试验告诉我们：硝化菌不是那么脆弱，生物膜是一道屏障。举例：很多鱼友在使用二氧化氯进行鱼病的治疗和防疫，0.5ppm的二氧化氯对99%的细菌病毒具有杀灭作用，但却不会破坏硝化系统，我们做过大量的检测，证明的确如此，这要归功于硝化菌生物膜的保护作用。
很多新手鱼友日常维护鱼缸时，会过滤清洗滤材。放回滤材回，很快鱼缸就白茫茫一片。大家推断是鱼缸硝化系统崩溃了，其实鱼缸起雾的直接原因是氨化系统被破坏了。氨化细菌除了水体中，还会附着在滤材、底沙、和水草上生长，会在滤材上和硝化细菌一起形成有结构、有组织的生物膜。破坏了滤材上的菌膜，氨化系统难以及时分解水中有机质，导致水质富养和爆菌。
未生成生物膜的硝化系统是不稳定的硝化系统，因为环境的改变可以很轻易的打破这脆弱的系统。我们知道硝化细菌是以氨（铵）为食物的，下面我们分析一下如果某一天鱼缸中的氨（铵）全部被硝化细菌吃完了，会发生什么呢？对于未生成生物膜的硝化系统，随着食物来源的短缺，硝化细菌大量死亡最后全部死亡（这只是一种趋势，实际当中不可能全部死亡）。
当我们在喂鱼食物时，由于异养细菌相对硝化细菌繁殖的速度快的多，水中会突然出现大量的氨（铵），而这时我们的硝化细菌已经全部死了，硝化系统还要重新建立，结果会是如何大家可想而知，就只有等着哭了。还有很多原因可以造成硝化细菌大量死亡，比如在鱼缸中加入抗生素类药物及一切对硝化细菌有害的物质等等。
对于已经生成有生物膜的强大硝化系统，又会是如何呢？当食物来源短缺，只是使生物膜表面的硝化细菌大量死亡，而生物膜中心还有大量处于休眠状态的硝化细菌，一旦外部环境好转食物充足，很快建立起强大的硝化系统。弥补了硝化细菌比矿化细菌繁殖慢的问题。据有关资料介绍，在酿酒厂的发酵池中，状态最好时发酵菌的生物膜厚度在1厘米左右。要想在草缸养彩，精心呵护水族箱的硝化系统，要想有一个强大的硝化系统，必须精心呵护硝化细菌的生物膜。
硝化细菌需要的营养物质
硝化细菌是自营性细菌，主食是氨，同时也必须要吸收无机物营养物质，例如，铁，锰，磷，钾，钙，镁等无机离子，用于代谢合成许多硝化菌生长所需的化合物。我们可以通过换水来补偿这些物质。不能完全用纯净水养鱼：缺少无机物营养物质对硝化菌和鱼都是不利的，所以要兑自来水。
硝化细菌与盐的关系
硝化菌对盐所产生的渗透压有很强的忍受力，所以硝化菌不怕盐！我们鱼缸里下千分之5的盐对硝化菌没有什么影响，说盐可以杀硝化菌那是谬论。
硝化细菌与光照的关系
硝化菌不适应日光直接照射，也不太适应室内的灯光，尤其是不适应蓝光和紫外光。鱼缸内壁和器材表面虽然可以附着硝化菌，但是因为光照的原因，并不适合硝化菌的生长。成品缸的滤槽大部分都是黑色塑料的，也是考虑到光照的原因。
硝化细菌与氨的关系
氨和亚硝酸作为硝化细菌的食物不可缺少，并不是越多越好。如果氨浓度高于10ppm，可能会对亚硝酸菌产生抑制作用，高于0.1-1.0ppm对硝酸菌产生抑制作用。
亚硝酸盐浓度大于0.22-2.8ppm，会抑制硝酸菌作用。
科学开缸养菌的真谛是：“合理平衡的氨的供给，硝化菌才能更好的生存”。不要用死鱼死虾来开缸，那样会产生大量的毒素，反而抑制了硝化菌的生长，适得其反了。无法有效建立起硝化系统，这就是鱼缸开缸失败真正的原因。
硝化细菌与温度的关系
硝化菌的最佳生长温度是25-30度，当温度低于18度时硝化菌生长速度减半，低于10度时硝化菌停止活动，低于4度时硝化菌停止生长，0度死亡。高于42度则进入生命高危区。硝化菌制剂不能冷冻，一般也不需要冷藏。
硝化细菌与氧气的关系
硝化菌是好氧细菌，它要求的最低溶氧度为2mg/L。运作良好的水缸，水中应有6mg/L以上的氧含量。
硝化菌与氧接触的方式决定了过滤效率的高低。滤材与氧接触越多硝化能力越强，所谓高效过滤就是指的与氧气有充分接触的过滤方式。
滴流过滤、反气举、水妖精、同程反冲底沙过滤等方式属于高效过滤。溢流底滤、上滤属于一般形式，而滤筒效果最差。
在不曝气的情况下氨氮去除率8%，经过曝气后提高到97%，亚硝酸盐的去除率由14%提高到99%，可见高溶氧对于硝化菌是多么重要。
有一种说法：鱼缸停电超过2小时，硝化菌会大量死亡，这又是一个误区。有鱼友最高纪录是停电48小时，水都已经有味了毒素超标，来电2小时后，毒素为零。我自己经历过12小时的停电，只要来电后水里的毒素很快就会被分解完，充分说明滤材中的硝化菌不会大量死亡。
硝化细菌与PH值的关系
硝化菌喜碱性环境，对它来所，最佳PH值是7.5-8.5，所以保持足够的碱度，阻止PH值下降，才能保证硝化菌的正常分解速度。
在论文《Ph与曝气对硝化菌硝化作用的影响》里，科研小组对硝化菌的产酸做了详尽的研究。结论是：只有亚硝酸菌产酸对ph有影响，而硝酸菌则产酸不明显，对ph几乎没有影响。
另外，大家普遍认为硝化菌产酸造成酸跌，根据我的研究这也是一个误区，因为硝化菌在PH低于6的时候，生长繁殖以及硝化能力会大幅减少，ph5.5以下几乎全部停止。异营菌是深度酸跌时产酸的主力。
硝化细菌与有机物的关系
有鱼友观察到有机物好像会影响硝化菌的工作效率。被有机物覆盖的滤材硝化菌的生长就会受到抑制，随着有机物不断在滤材上沉积，鱼缸的硝化能力在不断下降。解决方法是加强物理过滤，多用滤棉，尽量减少有机物在生化滤材上的沉积。
另外还有一个好方法告诉大家，可以把气盘埋在生物滤材下面，上升的气泡会冲刷掉有机物，延长滤材清洗时间，还会起到气举的效果，大大提高底滤过滤效果，这样主缸不用打氧了，更加美观，直接给滤材打氧还能一举两得。
硝化菌制剂
一般所称地硝化细菌，主要是指好气自营性的亚硝酸菌或硝酸菌而言，非指异营性硝化细菌。硝化细菌具有分解氨或亚硝酸之能力，其重要性不言可谕。这类细菌虽然普遍存在自然界水域，但要想将它制成制剂却极为不易。
在所有地微生物制剂当中，以硝化细菌地生产速度最慢且最难制造，究其原因，主要是硝化细菌繁殖速度慢，以及在不适生存地环境中，无法形成内孢子而呈现真正地休眠状态，因此始终未能解决菌种长久保存地问题，这是制造硝化细菌制剂所面临地最大技术瓶颈。
虽然亚硝酸菌能以假休眠状态在毫无生存资源下，仍旧能存活一段很长时间，但是其先决条件必须在好气状态下才能达到目地。理由是，绝对处于假休眠状态下的菌株，它们的代谢作用几乎完全处于停顿状态，但是仍旧需要进行有氧呼吸，若保存环境缺乏氧气，想藉假休眠状态渡过难关，会遭遇极大的困难。不过硝酸菌连假休眠状态的能力都没有，更遑论长久保存的问题了。
液体硝化细菌制剂仅以亚硝酸菌为主，这是因为硝酸菌无法以假休眠状态被密封保存之故。制剂中的菌液不能含有任何能引起异性细菌分解地有机物，否则瓶封中地空气将很快被耗绝，而形成厌气状态，使亚硝酸菌也难以存活。从这也说明，为何具有臭味的产品，无法保存硝化细菌地原因，因为菌液已经被大量异性细菌污染，且形成厌气状态。
粉状硝化细菌制剂主要是透过急速寒冻干燥技术，将硝化细菌干燥，然后再使之分散于粉状稀释剂（亦作担体）中制成。这种产品仍以亚硝酸菌制剂为主，因为亚硝酸菌在急速寒冻干燥之后活化率较高，而硝酸菌则不易被活化。
硝化菌的生产要求非常严格，必须要严格控制异营菌和有机物的混入，否则异营菌就会在瓶中大量繁殖，耗尽氧气，产生氨和硫化氢，硝化菌不能在这种环境里存活，这种东西倒进鱼缸里无异于投毒，所以大家千万不要使用臭硝化菌，硝化菌应该选用主流品牌大厂家生产的，质量比较有保证。
从上述内容我们还可以得到的知识是，硝化菌制剂中缺乏硝酸菌，因为其连“假休眠状态”都无法做到，很多鱼缸亚硝酸盐超标后，添加硝化菌也不见起色恰好可以证明这一点。另外，液体硝化菌是处于“假休眠状态”的活菌，粉状硝化细菌是冷冻脱水干燥后的菌体，进入鱼缸后都需要一定时间的激活过程，虽然使用硝化菌制剂可以加快开缸的进程，但也不会像有些厂家宣传的那么神奇。
