Gazowa forma azotu stanowi 78% troposfery. Jego włączenie do lądowych związków azotowych odbywa się różnymi drogami, w tym przez mikroorganizmy, rośliny oraz działalność przemysłową i rolniczą człowieka. Azot pobrany z powietrza jest przekształcany do amoniaku przez bakterie wiążące azot. W większości gleb amon jest szybko utleniany do azotynów, a następnie do azotanów w procesie nitryfikacji pod wpływem działania bakterii tlenowych, takich jak Nitrosomonas i Nitrobacter. Jon azotanowy jest stabilną formą azotu dla systemów natlenionych. Azotan jest bardzo dobrze rozpuszczalny i, o ile nie jest przechwytywany lub pobierany przez korzenie roślin, przenika do gleby wraz z wodą deszczową lub nawadniającą albo jest odprowadzany przez spływy. Azotany i azotyny występują w wodzie pitnej głównie w wyniku intensywnej działalności rolniczej. Związki zawierające azotany obecne w glebie są zazwyczaj rozpuszczalne i łatwo migrują do wód gruntowych. Zanieczyszczenie gleby nawozami zawierającymi azot, w tym bezwodnym amoniakiem, jak również naturalnymi odpadami organicznymi pochodzenia zwierzęcego lub ludzkiego, może spowodować wzrost stężenia azotanów w wodzie. Ponieważ azotyn jest łatwo utleniany do azotanu, poziom azotynów w wodzie jest zazwyczaj niski, a azotan jest związkiem przeważnie występującym w wodach gruntowych i powierzchniowych. Azot, jako pierwiastek niezbędny do wzrostu roślin, jest pobierany przez rośliny w postaci amonowej lub azotanowej z wody glebowej. Azotany zgromadzone w roślinach tworzą rezerwę azotową, która jest potrzebna do syntezy aminokwasów i białek. Wszystkie azotany pobrane przez korzenie roślin są jednorazowo redukowane wewnątrz rośliny do amoniaku, który służy jako prekursor do syntezy białek. Każdy etap redukcji jest katalizowany przez pewien enzym-reduktazę.