Più di tre quarti dell'atmosfera terrestre è costituita da azoto, ma solo quattro centesimi dell'uno per cento della massa degli oceani, dell'atmosfera e della crosta terrestre è composta da azoto. Poiché le gocce di pioggia attraversano l'atmosfera per raggiungere il suolo, l'acqua piovana contiene anche azoto in quantità variabili. Sebbene l'azoto non sia un componente importante degli oceani e delle terre emerse, è un elemento essenziale per la formazione di proteine sia nelle piante che negli animali. L'acqua piovana svolge il compito fondamentale di trasferire l'azoto dal cielo al suolo.
TL; DR (troppo lungo; non letto)
L'acqua piovana contiene piccole quantità di azoto sotto forma di gas azoto (N2), ammonio (NH4) e nitrati (NOx).
La chimica dell'azoto
L'azoto è una molecola a due atomi molto stabile che non interagisce facilmente con altri atomi o molecole. Ad esempio, sebbene tre quarti di ogni respiro che fai sia costituito da azoto, niente di tutto ciò viene metabolizzato dal tuo corpo. Lo stesso vale per quasi tutte le piante: non possono prendere l'azoto direttamente dall'atmosfera. Infatti, i legumi che possono assorbire l'azoto dall'atmosfera non lo fanno direttamente, ma attraverso un rapporto simbiotico con i batteri "fissatori di azoto" nelle loro radici. I batteri "respirano" l'azoto e lo convertono in composti che le radici possono assorbire.
Azoto e acqua
La stabilità chimica dell'azoto significa che l'azoto puro non si mescola molto bene con l'acqua. Ma i composti azotati, come ammonio e nitrati, si mescolano con l'acqua. Se questi composti azotati sono presenti nell'aria, possono mescolarsi con l'acqua e scendere con l'acqua piovana. La domanda quindi è: come possono le molecole di azoto stabili convertirsi in composti di azoto? La risposta è che ci vuole energia. Ad esempio, i fulmini forniscono energia sufficiente per dividere le molecole di azoto e stimolare la formazione di nitrati, molecole con molecole di azoto e ossigeno. Batteri, letame animale in decomposizione e motori a combustione interna sono anche fonti di energia che producono composti azotati che possono finire nell'atmosfera.
Azoto nell'acqua piovana
Uno studio del 2004 sulla composizione chimica dell'acqua piovana in 48 siti in 31 stati ha trovato nitrati in quasi tutti i campioni, sebbene esistesse un alto grado di variazione sia nel tempo che nello spazio. Diversi studi negli anni '90 hanno mostrato che le località lungo la costa del Golfo del Messico potevano aspettarsi di ottenere 18 libbre di ammonio e nitrati per acro all'anno dall'acqua piovana. Si tratta di circa un decimo del fabbisogno tipico di azoto per le colture in crescita.
Il buono e il cattivo
Poiché l'acqua piovana contiene azoto in forme che le piante possono assorbire e le piante hanno bisogno di azoto per crescere, gli agricoltori hanno notato che l'acqua piovana stimola più crescita delle piante rispetto all'acqua proveniente da altre fonti. Va bene, in quanto gli agricoltori non hanno bisogno di applicare tanto fertilizzante artificiale. Tuttavia, in alcuni casi le attività umane provocano un eccesso di azoto nell'acqua piovana. Ciò ha l'effetto di sbilanciare l'equilibrio in alcuni fragili ecosistemi in cui alcune piante, in genere alghe, che normalmente sono limitati dalla mancanza di azoto ora hanno abbastanza azoto extra dall'acqua piovana per soffocarne altri organismi.