La forme gazeuse de l’azote constitue 78% de la troposphère. Son incorporation dans les composés azotés terrestres se fait par différentes voies, notamment les micro-organismes, les plantes et les activités humaines industrielles et agricoles. L’azote prélevé dans l’air est converti en ammoniac par les bactéries fixatrices d’azote. Dans la plupart des sols, l’ammonium est rapidement oxydé en nitrite et, par conséquent, en nitrate dans un processus de nitrification par l’action des bactéries aérobies, telles que Nitrosomonas et Nitrobacter. L’ion nitrate est la forme stable de l’azote pour les systèmes oxygénés. Le nitrate est très soluble et, à moins d’être intercepté ou absorbé par les racines des plantes, il s’infiltre dans le sol avec l’eau d’irrigation ou de pluie ou est emporté par le ruissellement. Les nitrates et les nitrites sont présents dans l’eau potable principalement à la suite d’activités agricoles intensives. Les composés contenant des nitrates présents dans le sol sont généralement solubles et migrent facilement vers les eaux souterraines. La contamination du sol par des engrais contenant de l’azote, notamment l’ammoniac anhydre, ainsi que par des déchets organiques naturels d’origine animale ou humaine, peut augmenter la concentration de nitrates dans l’eau. Comme le nitrite est facilement oxydé en nitrate, les niveaux de nitrite dans l’eau sont généralement faibles, et le nitrate est le composé que l’on trouve principalement dans les eaux souterraines et de surface. Étant un élément essentiel à la croissance des plantes, l’azote est absorbé par les plantes sous forme d’ammonium ou de nitrate à partir de l’eau du sol. Les nitrates accumulés dans les plantes constituent une réserve d’azote, qui est nécessaire à la synthèse des acides aminés et des protéines. Tous les nitrates absorbés par les racines des plantes sont réduits une fois dans la plante pour former de l’ammoniac, qui sert de précurseur à la synthèse des protéines. Chaque étape de réduction est catalysée par une certaine enzyme-réductase.