La forma gaseosa del nitrógeno constituye el 78% de la troposfera. Su incorporación a los compuestos nitrogenados terrestres tiene lugar a través de diferentes vías, entre ellas los microorganismos, las plantas y las actividades industriales y agrícolas humanas. El nitrógeno tomado del aire es convertido en amoníaco por las bacterias fijadoras de nitrógeno. En la mayoría de los suelos, el amonio se oxida rápidamente a nitrito y, en consecuencia, a nitrato en un proceso de nitrificación por la acción de las bacterias aerobias, como Nitrosomonas y Nitrobacter. El ion nitrato es la forma estable de nitrógeno para los sistemas oxigenados. El nitrato es muy soluble y, a menos que sea interceptado o captado por las raíces de las plantas, se filtra en el suelo junto con el agua de riego o de lluvia o es arrastrado por la escorrentía. El nitrato y el nitrito aparecen en el agua potable principalmente como resultado de las actividades agrícolas intensivas. Los compuestos que contienen nitrato presentes en el suelo son generalmente solubles y migran fácilmente a las aguas subterráneas. La contaminación del suelo con fertilizantes que contienen nitrógeno, incluido el amoníaco anhidro, así como con desechos orgánicos naturales de origen animal o humano, puede aumentar la concentración de nitrato en el agua. Como el nitrito se oxida fácilmente a nitrato, los niveles de nitrito en el agua suelen ser bajos, y el nitrato es el compuesto que se encuentra predominantemente en las aguas subterráneas y superficiales. Al ser un elemento esencial para el crecimiento de las plantas, éstas absorben el nitrógeno en forma de amonio o nitrato del agua del suelo. Los nitratos acumulados en las plantas forman una reserva de nitrógeno, necesaria para la síntesis de aminoácidos y proteínas. Todos los nitratos absorbidos por las raíces de las plantas se reducen una vez dentro de la planta para formar amoníaco, que sirve como precursor para la síntesis de proteínas. Cada paso de reducción es catalizado por una determinada enzima-reductasa.