Den gasformiga formen av kväve utgör 78 % av troposfären. Dess införlivande i markbundna kväveföreningar sker via olika vägar, bland annat via mikroorganismer, växter och mänsklig industri- och jordbruksverksamhet. Kväve från luften omvandlas till ammoniak av kvävefixerande bakterier. I de flesta jordar oxideras ammonium snabbt till nitrit och därefter till nitrat i en nitrifikationsprocess genom aeroba bakterier som Nitrosomonas och Nitrobacter. Nitratjonen är den stabila formen av kväve i syresatta system. Nitrat är mycket lösligt och om det inte fångas upp eller tas upp av växternas rötter, läcker det ner i marken tillsammans med bevattnings- eller regnvatten eller transporteras bort genom avrinning. Nitrat och nitrit förekommer i dricksvatten främst som ett resultat av intensiv jordbruksverksamhet. Nitratinnehållande föreningar som finns i marken är i allmänhet lösliga och vandrar lätt till grundvattnet. Kontaminering av marken med kvävehaltiga gödselmedel, inklusive vattenfri ammoniak, samt naturligt organiskt avfall från djur eller människor kan öka nitratkoncentrationen i vattnet. Eftersom nitrit lätt oxideras till nitrat är nitritnivåerna i vatten vanligtvis låga, och nitrat är den förening som främst förekommer i grundvatten och ytvatten. Kväve är ett viktigt element för växternas tillväxt och tas upp av växterna i form av ammonium eller nitrat från markvattnet. Nitrat som ackumuleras i växterna utgör en kvävereserv som behövs för aminosyra- och proteinsyntesen. Alla nitrater som absorberas av växternas rötter reduceras en gång i växten till ammoniak, som fungerar som en prekursor för proteinsyntesen. Varje reduktionssteg katalyseras av ett visst enzym-reduktas.