La forma gassosa dell’azoto costituisce il 78% della troposfera. La sua incorporazione in composti azotati terrestri avviene attraverso diversi percorsi, tra cui microrganismi, piante e attività umane industriali e agricole. L’azoto preso dall’aria è convertito in ammoniaca dai batteri azotofissatori. Nella maggior parte dei terreni, l’ammonio è rapidamente ossidato in nitrito e, di conseguenza, in nitrato in un processo di nitrificazione dall’azione dei batteri aerobi, come Nitrosomonas e Nitrobacter. Lo ione nitrato è la forma stabile di azoto per i sistemi ossigenati. Il nitrato è molto solubile e, a meno che non venga intercettato o assorbito dalle radici delle piante, si disperde nel terreno insieme all’acqua di irrigazione o piovana o viene portato via dal ruscellamento. Il nitrato e il nitrito si presentano nell’acqua potabile principalmente come risultato di attività agricole intensive. I composti contenenti nitrati presenti nel terreno sono generalmente solubili e migrano facilmente nell’acqua freatica. La contaminazione del terreno con fertilizzanti contenenti azoto, compresa l’ammoniaca anidra, così come i rifiuti organici naturali animali o umani, può aumentare la concentrazione di nitrato nell’acqua. Poiché il nitrito è facilmente ossidato in nitrato, i livelli di nitrito nell’acqua sono solitamente bassi, e il nitrato è il composto che si trova prevalentemente nelle acque sotterranee e superficiali. Essendo un elemento essenziale per la crescita delle piante, l’azoto viene assorbito dalle piante sotto forma di ammonio o nitrato dall’acqua del suolo. I nitrati accumulati nelle piante formano una riserva di azoto, che è necessaria per la sintesi degli aminoacidi e delle proteine. Tutti i nitrati assorbiti dalle radici delle piante vengono ridotti una volta all’interno della pianta per formare ammoniaca, che serve come precursore per la sintesi delle proteine. Ogni fase di riduzione è catalizzata da un certo enzima reduttasi.