يساعد النيتروجين في الحفاظ على تنوع الحياة النباتية ، والتوازن بين حيوانات الرعي والحيوانات المفترسة ، والعمليات التي تتحكم في إنتاج الكربون ودورانه ومعادن التربة المختلفة. تم العثور عليها في تركيزات تسيطر عليها في العديد من النظم الإيكولوجية ، سواء على الأرض أو في البحر. يضيف حرق الوقود الأحفوري من مختلف العمليات الصناعية مركبات النيتروجين وأكسيد النيتروز إلى الغلاف الجوي ، مما يزعزع توازن النيتروجين الطبيعي والنظم الإيكولوجية الملوثة ويغير البيئة في مناطق بأكملها.
تضاف تركيزات متزايدة من أكسيد النيتروز على الصعيد العالمي إلى ظاهرة الاحتباس الحراري ، الأمر الذي يؤدي إلى ارتفاع حرارة الأرض بشكل مطرد. إن إطلاق أكاسيد النيتريك في الهواء بكميات كبيرة يسبب أمطارا دخانية وحمضية تلوث الجو والتربة والماء وتؤثر على النباتات والحيوانات. الزيادة في النيتروجين وأكسيد النيتروز ناتجة عن السيارات ومحطات الطاقة ومجموعة واسعة من الصناعات.
نظرًا لتصفية أكاسيد النيتروز في التربة ، فإنه يفقد العناصر الغذائية مثل الكالسيوم والبوتاسيوم ، والتي تعد ضرورية للحفاظ على التوازن في النظم الإيكولوجية للنباتات. مع فقدان هذه المركبات ، تنخفض خصوبة التربة. أيضا ، تصبح التربة أكثر حمضية بشكل ملحوظ ، وكذلك أنظمة التيار والبحيرات حيث يتغذى النيتروجين في إمدادات المياه. يتم نقل النيتروجين بكميات كبيرة من الأنهار إلى مصبات الأنهار والمناطق المائية الساحلية ، حيث يعتبر ملوثًا.
هذا الاضطراب في توازن دورة النيتروجين يؤثر على التنوع البيولوجي. تكافح النباتات التي تكيفت على مدى ملايين السنين مع التربة منخفضة النيتروجين من أجل البقاء. وهذا بدوره يؤثر على الميكروبات والحياة الحيوانية التي تعتمد على النباتات في الغذاء. في النهاية ، يتأثر البشر. ويعتقد أن انخفاض الإنتاج من المصايد يرجع جزئياً إلى النتروجين المفرط في النظم الإيكولوجية الساحلية.
كان من الصعب تتبع الزيادات في تركيزات النيتروجين ، لكن العلماء من جامعة براون في رود آيلاند يقيسون وجود نظائر النيتروجين المختلفة للعثور على مصدر النيتروجين في مناطق مختلفة. لقد وجد العلماء أن نسب النيتروجين -14 إلى النيتروجين -15 ، استنادًا إلى النوى الجليدية المأخوذة في جرينلاند ، قد تغيرت منذ الثورة الصناعية. مع عودة سجل النترات إلى عام 1718 ، حدث أكبر تغيير في النسبة بين عامي 1950 و 1980 ، بعد زيادة انبعاثات الوقود الأحفوري بسرعة.