硝化细菌 ( nitrifying ) 是一种好氧性细菌，包括亚硝化菌和硝化菌。生活在有氧的水中或砂层中，在氮循环水质净化过程中扮演着很重要的角色。
硝化细菌分类：硝化细菌属于自养型细菌，原核生物，包括两种完全不同的代谢群：亚硝酸菌属( nitrosomonas ) 及硝酸菌属( nitrobacter )，它们包括形态互异的杆菌、球菌和螺旋菌。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。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。两类菌均为专性好气菌，在氧化过程中均以氧作为最终电子受体。大多数为专性化能合成自养型，不能在有机培养基上生长，例如亚硝化单胞菌（Nitrosomonas）、亚硝化螺菌（Ni-trosospira）、亚硝化球菌（Nitrosococcus）、亚硝化叶菌（Ni-trosolobus）、硝化刺菌（Nitrospina）、硝化球菌（Nitrococcus）等。只有少数为兼性自养型，也能在某些有机培养基上生长，例如维氏硝化杆菌（Nitrobacterwinogradskyi）的一些品系。从形态上看，也有多样，如球形、杆状、螺旋形等，但均为无芽孢的革兰氏阴性菌；有些有鞭毛能运动，如亚硝化叶菌，借周身鞭毛运动；有些无鞭毛不能运动，如硝化刺菌。一般分布于土壤、淡水、海水中，有些菌仅发现于海水中，例如硝化球菌、硝化刺菌。
水族硝化细菌，在水族界一直有用硝化细菌的传统，但目前已经不是传统意义上的硝化细菌。到目前为止，水族上的硝化细菌已经发展到第五代。
第一代硝化细菌: 主要由亚硝化单胞菌和硝化杆菌等自养菌组成，生长周期长，其平均代时（即细菌繁殖一代所需要的时间）在10小时以上。产品为液体，杂菌较多，有恶臭味。目前市场上已不常见。
第二代硝化细菌: 实际上是由能降低水体中氨氮的光合细菌组成的，因是自然水体的土著菌种，适应性强，其平均代时（即细菌繁殖一代所需要的时间）在3小时以上。产品为红色液体，杂菌较多，有腥臭味。
第三代硝化细菌：是指由芽孢杆菌纯种发酵后的芽孢休眠体组成的淡乳白色液体，有一定的降氨氮和清水功能，芽孢的萌发需要24小时以上，其平均代时（即细菌繁殖一代所需要的时间）跟大多数异养菌一样，在30分钟左右。产品为淡乳白色液体，无味或有淡腥味，杂菌很少。
第四代硝化细菌：是指由芽孢杆菌和乳酸菌混合发酵后冷冻干燥的粉剂，也称EM菌，白色的是精制品，菌含量较高，杂质少，棕褐色为直接干燥的产物，含有培养基等杂质，菌含量相对较低，有一些产品复合了酶制剂。产品为粉剂（或胶囊）和片剂，无杂菌，无味或淡腥味。
第五代硝化细菌，也称产酶硝化细菌，是由产酶异养硝化菌、产酶芽孢杆菌、好氧反硝化菌、乳酸菌、放线菌等分别发酵，经微胶囊化工艺进行包被后冷冻干燥的粉剂经科学配比而成的。微胶囊技术包被过的菌种活力强，保质期长，可以抵抗低浓度药物和自来水中氯的损伤。其平均代时（即细菌繁殖一代所需要的时间）在25分钟左右。产品有白色粉剂（或胶囊）和片剂，无杂菌，无味或淡甜味，可食用。包被硝化细菌的包材可溶于水或可以在水中降解。
生命活动
硝化细菌的生命活动：亚硝酸细菌（又称氨氧化菌），将氨氧化成亚硝酸。反应式：2NH3+3O2→2HNO2+2H2O+158kcal(660kJ)。硝酸细菌（又称亚硝酸氧化菌），将亚硝酸氧化成硝酸。反应式：HNO2 + 1/2 O2 = HNO3, -⊿G= 18 kcal。这两类菌能分别从以上氧化过程中获得生长所需要的能量，但其能量利用率不高，故生长较缓慢，其平均代时（即细菌繁殖一代所需要的时间）在10小时以上。硝化细菌在自然界氮素循环中具有重要作用。这两类菌通常生活在一起，避免了亚硝酸盐在土壤中的积累，有利于机体正常生长。土壤中的氨或铵盐必需在以上两类细菌的共同作用下才能转变为硝酸盐，从而增加植物可利用的氮素营养。时至今日，人们尚未发现一种硝化细菌能够直接把氨转变成硝酸，所以说，硝化作用必须通过这两类菌的共同作用才能完成。我们知道，亚硝酸对于人体来说是有害的，这是因为亚硝酸与一些金属离子结合以后可以形成亚硝酸盐，而亚硝酸盐又可以和胺类物质结合，形成具有强烈致癌作用的亚硝胺。然而，土壤中的亚硝酸转变成硝酸后，很容易形成硝酸盐，从而成为可以被植物吸收利用的营养物质。在硝化细菌的作用下，土壤中往往出现较多的酸性物质。这些酸性物质可以提高多种磷肥在土壤中的速效性和持久性，可以防治马铃薯疮痂病等植物病害，甚至可以使碱性土壤得到一定程度的改良。所以说，硝化细菌与人类的关系十分密切。农业上可通过深耕、松土提高细菌活力，从而增加土壤肥力。但硝酸盐也极易通过土壤渗漏进入地下水，成为一种潜在的污染源，造成对人类健康的威胁。因此农业上既可采用深耕、松土的方法提高细菌活力，亦可通过用施入氮肥增效剂（即硝化抑制剂），以降低土壤硝化细菌的活动，减低土壤氮肥的损失和对环境的污染。
存活条件
硝化细菌的存活条件：硝化细菌的存活需要水分，还需要很高的氧气，所以只能生活在生化棉、生化球、玻璃环、陶瓷环等各种有微孔的滤材中。只有同时满足了水分与氧气的供应，它们才能存活。硝化细菌最适宜在弱碱性的水中生活，在温度达到25度左右时生长繁殖最快。它的繁殖不遵循分离定律和自由组合定律。
注意事项
误区
不少鱼友对硝化细菌的认识产生了一定的误解，有的人认为硝化细菌能够分解粪便；有的认为可以净化水质，中和水中的悬浮物，这些认识是不准确的，或者可以说是错误的，硝化细菌是生产者。
分解有机物
首先先说说分解有机物，这个粗重的体力劳动可不是娇贵的硝化细菌能完成的，他是靠其它净水细菌完成的。在水生态循环系统中，若无其它异养营性细菌存在，水中将到处充斥未被细菌分解的有机物，此种自我污染的水族环境一样使鱼儿无法生存其中。因此，它们常被视为是水质自净作用的先锋部队，其重要性并不亚于硝化细菌。这类细菌普遍存在于各种不同环境，它们几乎无所不在，而繁殖速度相当惊人，大部份的异营性净水细菌，在理想的环境只需几十秒钟即可自行增殖一倍，一般只需二十几分钟即能增殖一倍。但要是裸缸饲养，我们就要借助物理循环，把水中的剩饵或粪便吸出。
悬浮物
鱼友中不少人去买硝化细菌，按照说明每星期按时添加，这样做对吗？可我要告诉大家的是，你们的做法没错，可你们对硝化细菌的认识产生的错误。因为我们买的这种每星期添加的所谓的硝化细菌其实是光合细菌。