O nitrogênio ajuda a sustentar a diversidade da vida vegetal, o equilíbrio entre animais em pastoreio e predadores e os processos que controlam a produção e ciclagem de carbono e vários minerais do solo. É encontrado em concentrações controladas em muitos ecossistemas, tanto em terra como no mar. A queima de combustíveis fósseis de vários processos industriais adiciona compostos de nitrogênio e óxido nitroso à atmosfera, o que perturba o equilíbrio do nitrogênio natural, poluindo os ecossistemas e alterando a ecologia de regiões inteiras.
Aumento das concentrações de óxido nitroso globalmente ao efeito estufa, que está constantemente aquecendo a Terra. A liberação de óxidos nítricos no ar em grandes quantidades causa poluição e chuva ácida que polui a atmosfera, o solo e a água e afeta plantas e animais. O aumento de nitrogênio e óxido nitroso é causado por automóveis, usinas e uma ampla variedade de indústrias.
À medida que os óxidos nitrosos penetram no solo, ele perde nutrientes como cálcio e potássio, que são essenciais para manter o equilíbrio ecossistemas vegetais. Com a perda desses compostos, a fertilidade do solo diminui. Além disso, os solos tornam-se significativamente mais ácidos, assim como os sistemas de riachos e lagos à medida que o nitrogênio se alimenta no suprimento de água. O nitrogênio é transportado em grandes quantidades de rios para estuários e áreas de águas costeiras, onde é considerado um poluente.
Este transtorno no equilíbrio do ciclo do nitrogênio afeta a diversidade biológica. Plantas que se adaptaram ao longo de milhões de anos ao solo com baixo teor de nitrogênio lutam para sobreviver. Isso, por sua vez, afeta os micróbios e a vida animal que dependem das plantas para alimentação. Em última análise, os seres humanos são afetados. Acredita-se que o declínio da produção pesqueira seja devido, em parte, ao excesso de nitrogênio nos ecossistemas costeiros.
Aumentos nas concentrações de nitrogênio têm sido difíceis de rastrear, mas cientistas da Brown University em Rhode Island estão medindo a presença de diferentes isótopos de nitrogênio para encontrar a fonte de nitrogênio em diferentes áreas. Os cientistas descobriram que as proporções de nitrogênio-14 a nitrogênio-15, baseadas em núcleos de gelo coletados na Groenlândia, mudaram desde a Revolução Industrial. Com um registro de nitratos que remonta a 1718, a maior mudança na proporção ocorreu entre 1950 e 1980, depois que as emissões de combustíveis fósseis aumentaram rapidamente.
