硝化作用由硝化细菌来执行,能将氨分两阶段最终转化为硝酸。含氮化合物是否能有效转化为硝酸,还是仅转化为氨,主要取决于硝化细菌是否存在。如果有硝化细菌存在,它可以把氨氧化为亚硝酸(中间产物),以致硝酸(最终产物),从而获得维生及繁殖的能源。
硝酸是一种强酸性化学物质,溶解于纯水中会导致pH下降。由于自然水体的缓冲作用系统也能适度抵消硝酸对pH的影响,所以少量的硝酸溶解其中,可能仍无法改变自然水的pH,但会削减对H+缓冲容量。当硝酸的产量不断增多时,缓冲作用系统逐渐失去缓冲H+的功能,最终会导致pH下降。
硝酸的产量会受到硝化作用强度的直接影响,即当硝化作用强度越强时,硝酸的产量也会因而增加。硝化作用强度又与氨的浓度、pH、溶氧量、温度,以及硝化细菌数量等有关。例如,当氨的产量较多、高溶氧量,或温度和pH适当时,通常会有较激烈的硝化作用,导致硝酸的产量大幅增加。因此,pH也会受到这些环境因子的间接影响而有降低之趋势。