硝化反应是一个双基质限制反应，除氨氮外，溶解氧也是硝化菌群利用的底物，当DO成为限制底物(DO< 1 mg/ L)，由于氨氧化菌对DO的竞争力强于亚硝酸氧化菌，可实现亚硝酸盐的积累。一些研究还认为两类硝化细菌的代谢活性在低DO下虽然都受到了影响，但是氨氧化菌的增殖速度上升，亚硝酸氧化菌增殖速率没有变化，因此亚硝化能力相对增强了。从节省能耗的角度出发，低的曝气强度也无疑是经济的。目前对低DO环境下出现亚硝酸积累机理了解尚不透彻，有的研究者认为长期的低溶解氧运行仍会使微生物产生适应性，导致系统出水亚硝酸盐不能稳定积累,DO突然升高会导致硝化类型向全程硝化转化。