A forma gasosa do nitrogénio constitui 78% da troposfera. A sua incorporação em compostos nitrogenados terrestres ocorre por diferentes vias, incluindo microorganismos, plantas e atividades industriais e agrícolas humanas. O nitrogênio retirado do ar é convertido em amoníaco por bactérias fixadoras de nitrogênio. Na maioria dos solos, o amônio é rapidamente oxidado em nitritos e, consequentemente, em nitrato em um processo de nitrificação pela ação das bactérias aeróbicas, tais como Nitrosomonas e Nitrobacter. O íon nitrato é a forma estável de nitrogênio para sistemas oxigenados. O nitrato é muito solúvel e, a menos que seja interceptado ou absorvido pelas raízes das plantas, lixivia-se para o solo juntamente com a irrigação ou a água da chuva ou é arrastado pelo escoamento. Nitratos e nitritos ocorrem na água potável, principalmente como resultado de atividades agrícolas intensivas. Os compostos contendo nitratos presentes no solo são geralmente solúveis e migram facilmente para as águas subterrâneas. A contaminação do solo com fertilizantes contendo nitrogênio, incluindo amônia anidra, assim como resíduos orgânicos naturais de animais ou humanos, pode aumentar a concentração de nitrato na água. Como os nitritos são facilmente oxidados a nitratos, os níveis de nitritos na água são geralmente baixos, e os nitratos são o composto predominantemente encontrado nas águas subterrâneas e superficiais. Sendo um elemento essencial para o crescimento das plantas, o azoto é absorvido pelas plantas sob a forma de amónio ou nitrato da água do solo. Os nitratos acumulados nas plantas formam uma reserva de azoto, que é necessária para a síntese de aminoácidos e proteínas. Todos os nitratos absorvidos pelas raízes das plantas são reduzidos uma vez dentro da planta para formar amônia, que serve como um precursor para a síntese protéica. Cada etapa de redução é catalisada por uma certa enzima-reductase.