암모니아를 산화해서 아질산염, 질산염으로 산화시키는 생물이 행하는 반응을 말한다. 이 반응은 질화세균에 의해 토양 중에서 행해지고 있지만 암모니아를 아질산염으로 하는 Nitrosomonas와 아질산염을 질산염으로 하는 Nitrobacter가 단계적으로 관여한다. 이들의 세균은 질소 화합물의 산화에 의해 얻어지는 에너지를 탄산동화에 이용하는 독립영양이 생물이고 무기 화합물의 산화에 의해 에너지를 얻고 있는 점에서 화학 독립 영양 에너지를 얻고 있는 화학독립영양생물이다.