アクアリウムではろ過の説明をする時にアンモニウムイオンから硝酸イオンになる硝化についてのみが話されやすいが、魚の出す排せつ物や残り餌などの多くはタンパク質でありタンパク質がアンモニウムイオンになるまでの過程がある
水槽内に入った残り餌や魚の糞尿は、そのままの形で存在し続けるわけではなく、微生物を中心とした分解プロセスを経て、最終的に無機態の窒素へと変換されていきます。この一連の流れは「有機物分解」から「無機化（鉱質化）」、そして「硝化反応」へとつながる重要な過程です。
まず、残り餌や糞は主にタンパク質、脂質、炭水化物といった有機物で構成されています。これらは水槽内のバクテリアやカビ、原生動物などによって分解されます。初期段階では、固形の有機物が細菌によって低分子化され、アミノ酸、脂肪酸、糖類などになります。
次に、低分子化された有機物は微生物のエネルギー源として利用されます。特にタンパク質やアミノ酸に含まれる窒素成分は、微生物の代謝過程でアミノ基が切り離され、アンモニア（NH3）あるいはアンモニウムイオン（NH4+）として水中に放出されます。
これが水槽内におけるアンモニア発生の主因です。魚の尿として直接排出される窒素も、ほとんどがアンモニア態窒素です。
水槽内に酸素が必要なわけ
この段階では、水槽内に有機物が多いほど従属栄養細菌の活動が活発になり、酸素消費量が急増します。そのため、過密飼育や過剰給餌の環境では、酸素不足や局所的な嫌気状態が生じやすくなります。
酸素が十分に存在する環境では、生成されたアンモニアは硝化細菌によって速やかに亜硝酸、硝酸へと酸化されていきます。
一方で、底床の奥深くや汚泥が溜まった場所など、酸素が乏しい領域では分解経路が変わります。嫌気条件下では、有機物は硫化水素やメタンなどの還元的な物質へと分解されることがあり、これらは生体にとって強い毒性を持ちます。
また、分解の途中で発生する二酸化炭素は水中に溶け込み、炭酸を形成することでpH低下に寄与します。さらに、有機酸（酢酸、乳酸など）が一時的に生成されることもあり、これも水質の酸性化要因となります。
まとめると、残り餌や糞尿は、微生物による加水分解と代謝を通じてアンモニアへと変換され、その後硝化反応に引き継がれます。
この過程では酸素消費、pH低下、有害物質の発生リスクが同時に存在するため、給餌量の管理、底床清掃、ろ過システムの維持が水槽管理の根幹になります。