Forma gazoasă a azotului constituie 78% din troposferă. Încorporarea sa în compușii azotați terestre are loc prin diferite căi, inclusiv prin microorganisme, plante și activități industriale și agricole umane. Azotul preluat din aer este transformat în amoniac de către bacteriile fixatoare de azot. În majoritatea solurilor, amoniul este oxidat rapid în nitriți și, în consecință, în nitrați în cadrul unui proces de nitrificare prin acțiunea bacteriilor aerobe, cum ar fi Nitrosomonas și Nitrobacter. Ionul nitrat este forma stabilă de azot pentru sistemele oxigenate. Nitratul este foarte solubil și, dacă nu este interceptat sau absorbit de rădăcinile plantelor, se scurge în sol împreună cu apa de irigare sau de ploaie sau este antrenat de scurgerea apei. Nitrații și nitriții apar în apa potabilă în principal ca urmare a activităților agricole intensive. Compușii care conțin nitrați prezenți în sol sunt în general solubili și migrează ușor în apele subterane. Contaminarea solului cu îngrășăminte care conțin azot, inclusiv cu amoniac anhidru, precum și cu deșeuri organice naturale de origine animală sau umană, poate crește concentrația de nitrați în apă. Deoarece nitriții sunt ușor de oxidat în nitrați, nivelurile de nitriți din apă sunt de obicei scăzute, iar nitrații sunt compușii care se găsesc cu precădere în apele subterane și de suprafață. Fiind un element esențial pentru creșterea plantelor, azotul este absorbit de plante sub formă de amoniu sau nitrat din apa din sol. Nitrații acumulați în plante formează o rezervă de azot, care este necesară pentru sinteza aminoacizilor și a proteinelor. Toți nitrații absorbiți de rădăcinile plantelor sunt reduși o dată în interiorul plantei pentru a forma amoniac, care servește drept precursor pentru sinteza proteinelor. Fiecare etapă de reducere este catalizată de o anumită enzimă-reductază.