対流圏の78%はガス状の窒素が占めている。 地上の窒素化合物への取り込みは、微生物、植物、人間の産業・農業活動など、さまざまな経路で行われる。 空気中から取り込まれた窒素は、窒素固定バクテリアによってアンモニアに変換される。 ほとんどの土壌では、ニトロソモナスやニトロバクターなどの好気性細菌の働きにより、アンモニウムは亜硝酸に、ひいては硝酸塩に急速に酸化され、硝化作用が起こる。 硝酸イオンは、酸素を含むシステムにとって安定した窒素の形態である。 硝酸塩は非常に溶けやすく、植物の根に取り込まれない限り、灌漑や雨水とともに土壌に浸出するか、流出水で流される。 硝酸塩と亜硝酸塩は、主に集約的な農業活動の結果、飲料水に含まれるようになる。 土壌中に存在する硝酸塩を含む化合物は一般に可溶性であり、地下水に容易に移行する。 無水アンモニアを含む窒素含有肥料や、動物または人間の自然有機廃棄物で土壌が汚染されると、水中の硝酸塩濃度が上昇することがあります。 亜硝酸塩は硝酸塩に容易に酸化されるため、通常、水中の亜硝酸塩濃度は低く、地下水や表流水に多く含まれる化合物は硝酸塩である。 窒素は植物の生育に不可欠な元素であり、土壌水からアンモニウムまたは硝酸塩の形で植物に吸収される。 植物に蓄積された硝酸塩は、アミノ酸やタンパク質の合成に必要な窒素を蓄える。 植物の根に吸収されたすべての硝酸塩は、植物内部で一度還元され、タンパク質合成の前駆体となるアンモニアになる。 この還元過程はすべて、ある種の酵素である還元酵素によって触媒されている

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