Innehåller regnvatten kväve?

Mer än tre fjärdedelar av jordens atmosfär består av kväve, men ändå består bara fyra hundradelar av en procent av oceanernas massa, atmosfär och jordskorpa av kväve. Eftersom regndroppar passerar genom atmosfären på väg till marken innehåller regnvatten också kväve i olika mängder. Även om kväve inte är en viktig komponent i hav och landmassor, är det ett viktigt element för bildandet av proteiner i både växter och djur. Regnvatten gör det kritiska arbetet med att överföra kväve från himlen till jorden.

TL; DR (för lång; Läste inte)

Regnvatten innehåller små mängder kväve i form av kvävgas (N2), ammonium (NH4) och nitrater (NOx).

Kvävegas är en mycket stabil tvåatommolekyl som inte enkelt interagerar med andra atomer eller molekyler. Till exempel, även om tre fjärdedelar av varje andetag du tar består av kväve, metaboliseras inget av det av din kropp. Detsamma gäller nästan alla växter - de kan inte ta kväve direkt från atmosfären. Faktum är att baljväxter som kan ta kväve från atmosfären inte gör det direkt, utan genom ett symbiotiskt förhållande med "kvävebindande" bakterier i sina rötter. Bakterierna "andas" in kväve och omvandlar det till föreningar som rötterna kan absorbera.

Kvävets kemiska stabilitet innebär att rent kväve inte blandas särskilt bra med vatten. Men kväveföreningar, såsom ammonium och nitrater, blandas med vatten. Om dessa kväveföreningar finns i luften kan de blanda sig med vatten och komma ner med regnvatten. Frågan är då, hur kan stabila kvävemolekyler omvandlas till kväveföreningar? Svaret är att det tar energi. Till exempel ger blixt tillräckligt med energi för att dela upp kvävemolekyler och stimulera bildandet av nitrater - molekyler med kväve- och syremolekyler. Bakterier, nedbrytande djurgödsel och förbränningsmotorer är också energikällor som producerar kväveföreningar som kan hamna i atmosfären.

En studie från 2004 av den kemiska sammansättningen av regnvatten på 48 platser i 31 stater fann nitrater i nästan alla prover, även om det fanns en hög grad av variation i både tid och rum. Flera studier på 1990-talet visade att platser längs Mexikanska golfens kust kunde förvänta sig att få 18 pund ammonium och nitrater per tunnland per år från regnvatten. Det är ungefär en tiondel av typiska kvävebehov för odling av grödor.

Eftersom regnvatten innehåller kväve i former som växter kan absorbera och växter behöver kväve för att växa, har jordbrukare märkt att regnvatten stimulerar mer växttillväxt än vatten från andra källor. Det är bra, eftersom jordbrukare inte behöver använda så mycket konstgödsel. I vissa fall leder dock mänskliga aktiviteter till ett överskott av kväve i regnvatten. Det har effekten att kasta bort balansen i vissa ömtåliga ekosystem där vissa växter - vanligtvis alger - som normalt begränsas av kvävebrist har nu tillräckligt med extra kväve från regnvatten för att kväva ut annat organismer.