Mere end tre fjerdedele af jordens atmosfære består af nitrogen, men alligevel består kun fire hundrededele af en procent af havenes masse, atmosfære og jordskorpe af nitrogen. Fordi regndråber passerer gennem atmosfæren på vej til jorden, indeholder regnvand også kvælstof i forskellige mængder. Selvom kvælstof ikke er en vigtig komponent i havene og landmasser, er det et væsentligt element for dannelsen af proteiner i både planter og dyr. Regnvand gør det kritiske job med at overføre kvælstof fra himlen til jorden.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Regnvand indeholder små mængder kvælstof i form af nitrogengas (N2), ammonium (NH4) og nitrater (NOx).
Kemisk kvælstof
Kvælstofgas er et meget stabilt to-atom molekyle, der ikke let interagerer med andre atomer eller molekyler. For eksempel, selvom tre fjerdedele af hvert åndedrag du tager består af kvælstof, metaboliseres intet af det af din krop. Det samme gælder næsten alle planter - de kan ikke tage kvælstof direkte fra atmosfæren. Faktisk gør bælgfrugter, der kan tage kvælstof fra atmosfæren, det ikke direkte, men gennem et symbiotisk forhold med "kvælstoffikserende" bakterier i deres rødder. Bakterierne ”ånder” nitrogen ind og omdanner det til forbindelser, som rødderne kan absorbere.
Kvælstof og vand
Kvælstofs kemiske stabilitet betyder, at rent nitrogen ikke blander sig meget godt med vand. Men nitrogenforbindelser, såsom ammonium og nitrater, blandes med vand. Hvis disse nitrogenforbindelser findes i luften, kan de blandes med vand og komme ned med regnvand. Spørgsmålet er så, hvordan kan stabile nitrogenmolekyler omdanne til nitrogenforbindelser? Svaret er, at det tager energi. For eksempel giver lyn nok energi til at opdele nitrogenmolekyler og stimulere dannelsen af nitrater - molekyler med nitrogen- og iltmolekyler. Bakterier, nedbrydning af husdyrgødning og forbrændingsmotorer er også energikilder, der producerer nitrogenforbindelser, der kan ende i atmosfæren.
Kvælstof i regnvand
En undersøgelse fra 2004 af den kemiske sammensætning af regnvand på 48 steder i 31 stater fandt nitrater i næsten alle prøverne, selvom der var en høj grad af variation i både tid og rum. Flere undersøgelser i 1990'erne viste, at steder langs kysten af Den Mexicanske Golf kunne forvente at få 18 pund ammonium og nitrater pr. Acre om året fra regnvand. Det er cirka en tiendedel af det typiske kvælstofbehov til dyrkning af afgrøder.
Det gode og det dårlige
Da regnvand indeholder kvælstof i former, som planter kan absorbere, og planter har brug for kvælstof til at vokse, har landmænd bemærket, at regnvand stimulerer mere plantevækst end vand fra andre kilder. Det er godt, idet landmænd ikke behøver at anvende så meget kunstgødning. Imidlertid resulterer menneskelige aktiviteter i nogle tilfælde i et overskud af kvælstof i regnvand. Det har den virkning at kaste balancen i nogle skrøbelige økosystemer, hvor nogle planter - typisk alger - der normalt er begrænset af mangel på kvælstof, har nu nok ekstra kvælstof fra regnvand til at kvæle andet ud organismer.
