Warna koloni krem dengan diameter 1.29 mm, mempunyai bentuk sel batang, dan bersifat non motil. Karakteristik biokimia adalah reaksi gram negatif, oksidase, produksi indol, penggunaan karbon dari citrat negatif dan positif terhadap katalaase. Nitrobacter termasuk bakteri nitrifikasi karena merupakan bakteri yang mengubah nitrit menjadi nitrat.
Pembentukan bahan organik nitrat dari bahan anorganik NH3 Bakteri Nitrosomonas dan Nitrosococcus memperoleh energi dengan cara mengoksidasi NH3, tepatnya Amonium Karbonat menjadi asam nitrit dengan reaksi:
Organisme yang melakukannya disebut kemoautotrof. Bakteri kemoautotrof ini akan mengoksidasi senyawa-senyawa tertentu dan energi yang DIHASILKAN tersebut akan digunakan untuk asimilasi karbon. ( ingat Reaksi gelap energi dapat dari Reaksi terang)
Nitrobacter
Nitrosomonas menguraikan ammonia menjadi Nitrit, yang merupakan senyawa beracun bagi koi. Nitrit menjadi makanan bakteri Nitrobacter dan menghasilkan senyawa Nitrat. Melihat keterkaitannya, lumrah bila kita menemukan kedua bakteri itu bersama dalam kolam. Walaupun berbahaya, koi masih mampu bertahan dengan kadar Nitrit dua kali kadar ammonia. Inilah yang dimaksud siklus nitrogen atau lazim disebut proses nitrifikasi. Koi melakukan respirasi dan bersekresi membuang kotoran yang mengandung ammonia. Begitu juga sisa pakan, kotoran di dasar kolam, atau koti mati yang lama tidak diangkat. Semuanya memberikan kontribusi terhadap peningkatan kadar ammonia dalam kolam. Ammonia diuraikan nitrosomonas menjadi nitrit. Siklus berikutnya adalah nitrobacter yang mengkonversi nitrit menjadi nitrat. Pada bagian akhir, nitrat diserap tumbuhan air atau menguap setelah melalui proses oksidasi dipermukaan air.
Nitrosomonas
Alam menyediakan bakteri menguntungkan, Nitrosomonas, yang mampu menguraikan ammonia. Bakteri ini bisa ditemukan pada hampir semua ekosistem. Umumnya mereka termasuk bakteri aerobic yang membutuhkan oksigen untuk hidup dan berkembang biak. Bakteri ini membentuk koloni dimana saja asalkan tersedia cukup ammonia dan oksigen.
Pada kolam lama siklus nitrogen sudah berjalan dan berintegrasi ke dalam ekosistem kolam membangun keseimbangan. Tetapi kolam baru membutuhkan waktu untuk membangun siklus. Dengan bantuan filter biologi, siklus terbentuk secara bertahap dan membutuhkan waktu menemukan keseimbangannya. Dengan asumsi setetes bakteri didalam kolam baru dan kemudian terjadi siklus reproduksi bakteri, diagram – diagram berikut menjelaskan kecepatan dimana kolam akan menjadi opimal untuk melakukan proses ammonia dan nitrit.
Siklus 1 – 10 hari Ammonia mulai cepat naik ke level mematikan dan menurun drastis pada hari ke sepuluh dan akhirnya mendekati titik nol. Proses replikasi bakteri yang menjelaskan fluktuasi kadar ammonia. Bakteri bereplikasi secara geometris. Satu bakteri membelah menjadi 2 dalam 8 jam, dan 4 dalam 16jam, dan 16 dalam 24 jam, dan 32 dalam 32 jam, dan begitu seterusnya. Proses ini membutuhkan waktu sekitar 10 hari pada kolam yang kondisinya ideal bagi bakteri untuk berkembang biak. Pada titik ini populasi bakteri cukup mengkonversikan semua ammonia menjadi nitrit. Gambar diatas menunjukan penurunan drastis ammonia setelah lewat pada hari ke sepuluh.
Siklus 10 – 20 hari Pada hari ke 21 setelah ammonia turun ke level minimum, perlahan tapi pasti kadar nitrit naik dan tingkatnya menjadi lebih tinggi dibanding ammonia bahkan mencapai dua kalinya. Nitrit meski merupakan racun tetapi tidak seganas ammonia sehingga pada tingkat nitrit setinggi itu tidak menyebabkan kematian koi. Bersamaan dengan peningkatan kadar nitrit, populasi nitrobacter meningkat karena cukup tersedia nitrit untuk dikonsumsi. Seiring petambahan populasi nitrobacter, perlahan dan bertahap kadar nitrit menurun. Setelah 21 hari dari sejak peningkatan tertinggi, kadar nitrit menurun cepat ke ti ngkat aman (lihat diagram). Sebaliknya kadar nitrat yang justru meningkat.
Siklus hari 21 - 31 Penjelasan siklus di atas sesungguhnya tidak sesederhana itu. Alam semesta juga i kut andil dalam proses nitrogen. Bakteri yang mengurai nitrit ke nitrat, nitrobacter, bisa hidup dgn kondisi air bebas kandungan ammonia. Itu sebabnya perlu menjaga populasi nitrobacter sampai pada hari ke 10 dimana kenaikan ammonia minimum. Ketika kandungan ammonia sudah tidak ada, nitrobacter mulai menggandakan diri. Seperti nitrosomonas, mereka membutuhkan oksigen, makanan, tempat yang bersih
Begitu nitrit terurai, produk akhir dari siklus nitrogen adalah nitrat. Ini adalah senyawa yang tidak mudah diproses oleh bakteri aerobic. Oleh karena itu kadar nitrat akan mulai naik dan berlanjut mencapai tingkat tertinggi. Penurunan kadar nitrat bisa dilakukan dengan memperbanyak kadar oksigen dalam kolam yang mampu menguapkan nitrat ke udara bebas. Cara lainnya adalah dengan pengembangan bakteri anaerobic, yang akan mengambil nitrat dan menjadi nitrogen dan gas - gas lain. Cara ini sangat berbahaya dan susah dikontrol. Jika prosedurnya salah, hydrogen sulfide ( H2S) dan gas – gas beracun lain akan terlepas ke air melalui gelembung2 udara.
