Meer dan driekwart van de atmosfeer van de aarde bestaat uit stikstof, maar slechts vierhonderdste van een procent van de massa van de oceanen, atmosfeer en aardkorst bestaat uit stikstof. Omdat regendruppels op weg naar de grond door de atmosfeer gaan, bevat regenwater ook in wisselende hoeveelheden stikstof. Hoewel stikstof geen hoofdbestanddeel is van oceanen en landmassa's, is het een essentieel element voor de vorming van eiwitten in zowel planten als dieren. Regenwater doet de cruciale taak om stikstof van de lucht naar de bodem over te brengen.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Regenwater bevat kleine hoeveelheden stikstof in de vorm van stikstofgas (N2), ammonium (NH4) en nitraten (NOx).
De chemie van stikstof
Stikstofgas is een zeer stabiel molecuul met twee atomen dat niet gemakkelijk in wisselwerking staat met andere atomen of moleculen. Hoewel bijvoorbeeld driekwart van elke ademhaling die je neemt uit stikstof bestaat, wordt niets daarvan door je lichaam gemetaboliseerd. Hetzelfde geldt voor bijna alle planten - ze kunnen stikstof niet rechtstreeks uit de atmosfeer opnemen. In feite doen peulvruchten die stikstof uit de atmosfeer kunnen opnemen dit niet rechtstreeks, maar door een symbiotische relatie met "stikstofbindende" bacteriën in hun wortels. De bacteriën "ademen" stikstof in en zetten dit om in verbindingen die de wortels kunnen opnemen.
Stikstof en water
De chemische stabiliteit van stikstof betekent dat pure stikstof niet goed met water kan worden gemengd. Maar stikstofverbindingen, zoals ammonium en nitraten, vermengen zich wel met water. Als die stikstofverbindingen in de lucht aanwezig zijn, kunnen ze zich vermengen met water en met regenwater naar beneden komen. De vraag is dan, hoe kunnen stabiele stikstofmoleculen worden omgezet in stikstofverbindingen? Het antwoord is dat het energie kost. Bliksem levert bijvoorbeeld voldoende energie om stikstofmoleculen te splitsen en de vorming van nitraten te stimuleren - moleculen met stikstof- en zuurstofmoleculen. Bacteriën, ontbindende dierlijke mest en verbrandingsmotoren zijn ook energiebronnen die stikstofverbindingen produceren die in de atmosfeer terecht kunnen komen.
Stikstof in regenwater
Een onderzoek uit 2004 naar de chemische samenstelling van regenwater op 48 locaties in 31 staten vond nitraten in bijna alle monsters, hoewel er een hoge mate van variatie bestond in zowel tijd als ruimte. Verschillende onderzoeken in de jaren negentig toonden aan dat locaties langs de kust van de Golf van Mexico konden verwachten dat ze 18 pond ammonium en nitraten per hectare per jaar uit regenwater zouden halen. Dat is ongeveer een tiende van de typische stikstofbehoefte voor het verbouwen van gewassen.
Het goede en het slechte
Omdat regenwater stikstof bevat in vormen die planten kunnen opnemen en planten stikstof nodig hebben om te groeien, hebben boeren gemerkt dat regenwater meer plantengroei stimuleert dan water uit andere bronnen. Dat is fijn, want boeren hoeven minder kunstmest te geven. In sommige gevallen leiden menselijke activiteiten echter tot een teveel aan stikstof in het regenwater. Dat heeft tot gevolg dat de balans wordt verstoord in sommige kwetsbare ecosystemen waar sommige planten -- typisch algen -- die normaal beperkt worden door een gebrek aan stikstof hebben nu genoeg extra stikstof uit regenwater om andere te verstikken organismen.
