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 stikstof in wisselende hoeveelheden. Hoewel stikstof geen belangrijk onderdeel is van oceanen en landmassa's, is het een essentieel element voor de vorming van eiwitten in zowel planten als dieren. Regenwater doet de kritische taak om stikstof uit de lucht naar de bodem over te brengen.

TL; DR (te lang; heeft niet gelezen)

Regenwater bevat kleine hoeveelheden stikstof in de vorm van stikstof gas (N2), ammonium (NH4) en nitraten (NOx).

De chemie van stikstof

Stikstofgas is een zeer stabiel molecuul met twee atomen dat niet gemakkelijk interageert met andere atomen of moleculen. Bijvoorbeeld, hoewel driekwart van elke ademhaling bestaat uit stikstof, wordt niets daarvan door je lichaam gemetaboliseerd. Hetzelfde geldt voor bijna alle planten: ze kunnen geen stikstof rechtstreeks uit de atmosfeer halen. In feite, doen peulvruchten die stikstof uit de atmosfeer kunnen opnemen het niet direct, maar door een symbiotische relatie met "stikstof-fixerende" bacteriën in hun wortels. De bacteriën "ademen" in stikstof en zetten het om in verbindingen die de wortels kunnen absorberen.

Stikstof en water

De chemische stabiliteit van stikstof betekent dat zuivere stikstof niet goed met water mengt. Maar stikstofverbindingen, zoals ammonium en nitraten, mengen zich wel met water. Als die stikstofverbindingen in de lucht voorkomen, kunnen ze zich vermengen met water en naar beneden komen met regenwater. De vraag is dan: hoe kunnen stabiele stikstofmoleculen worden omgezet in stikstofverbindingen? Het antwoord is dat het energie kost. Zo biedt bliksem genoeg energie om stikstofmoleculen te splitsen en de vorming van nitraten te stimuleren - moleculen met stikstof- en zuurstofmoleculen. Bacteriën, afbraak van dierlijke mest en verbrandingsmotoren zijn ook energiebronnen die stikstofverbindingen produceren die in de atmosfeer terecht kunnen komen.

Stikstof in regenwater

Een studie uit 2004 van de chemische samenstelling van regenwater op 48 locaties in 31 staten vonden nitraten in bijna alle monsters, hoewel er een grote mate van variatie bestond in tijd en ruimte. Verschillende studies in de jaren 1990 toonden aan dat locaties langs de kust van de Golf van Mexico 18 pond aan ammonium en nitraten per hectare per jaar uit regenwater zouden kunnen krijgen. Dat is ongeveer een tiende van de typische stikstofbehoefte voor het telen van gewassen.

Het goede en het slechte

Omdat regenwater stikstof bevat in vormen die planten kunnen absorberen en planten stikstof nodig hebben om te groeien, hebben boeren opgemerkt dat regenwater meer plantengroei stimuleert dan water uit andere bronnen. Dat is goed, omdat boeren niet zoveel kunstmest hoeven aan te brengen. In sommige gevallen leiden menselijke activiteiten echter tot een teveel aan stikstof in regenwater. Dat heeft het effect dat het uit balans wordt gebracht in sommige fragiele ecosystemen waar sommige planten - meestal algen - die normaal gesproken worden beperkt door een gebrek aan stikstof, nu genoeg extra stikstof uit het regenwater hebben om andere organismen te verstikken.