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 mentre si dirigono verso il terreno, l'acqua piovana contiene anche azoto in quantità variabile. Sebbene l'azoto non sia un componente importante degli oceani e delle masse terrestri, è un elemento essenziale per la formazione delle proteine ​​sia nelle piante che negli animali. L'acqua piovana svolge il ruolo 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 azoto gas (N2), ammonio (NH4) e nitrati (NOx).

La chimica dell'azoto

Il gas azoto è una molecola a due atomi molto stabile che non interagisce facilmente con altri atomi o molecole. Ad esempio, anche se tre quarti di ogni respiro che fai è costituito da azoto, nessuno di questi viene metabolizzato dal tuo corpo. Lo stesso vale per quasi tutte le piante: non possono prendere l'azoto direttamente dall'atmosfera. In effetti, i legumi che possono assumere azoto dall'atmosfera non lo fanno direttamente, ma attraverso una relazione simbiotica con i batteri "che fissano l'azoto" nelle loro radici. I batteri "respirano" in 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 miscela molto bene con l'acqua. Ma i composti dell'azoto, come l'ammonio e i nitrati, si mescolano con l'acqua. Se questi composti di azoto esistono nell'aria, possono mescolarsi con l'acqua e scendere con l'acqua piovana. La domanda quindi è: in che modo le molecole di azoto stabili possono convertirsi in composti dell'azoto? La risposta è che ci vuole energia. Ad esempio, il fulmine fornisce energia sufficiente per dividere le molecole di azoto e stimolare la formazione di nitrati - molecole con molecole di azoto e ossigeno. I batteri, il letame animale in decomposizione e i motori a combustione interna sono anche fonti di energia che producono composti di azoto 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 sono stati rilevati nitrati in quasi tutti i campioni, sebbene esistesse un alto grado di variazione sia nel tempo che nello spazio. Diversi studi condotti 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 l'anno dalle acque meteoriche. Questo è circa un decimo dei requisiti tipici dell'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 comportano un eccesso di azoto nell'acqua piovana. Ciò ha l'effetto di eliminare l'equilibrio in alcuni ecosistemi fragili in cui alcune piante - tipicamente le alghe - che sono normalmente limitate dalla mancanza di azoto ora hanno abbastanza azoto in eccesso dall'acqua piovana per soffocare altri organismi.