Meer dan driekwart van de aardatmosfeer 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 de atmosfeer passeren, bevat regenwater ook stikstof in verschillende hoeveelheden. Hoewel stikstof geen belangrijke component is van oceanen en landmassa's, is het een essentieel element voor de vorming van eiwitten in zowel planten als dieren. Regenwater doet het cruciale werk van het overbrengen van stikstof vanuit de lucht naar de bodem.

TL; DR (te lang; 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 stabiele molecule met twee atomen die niet gemakkelijk interageert met andere atomen of moleculen. Hoewel driekwart van elke ademhaling die u inademt bijvoorbeeld uit stikstof bestaat, wordt niets daarvan door uw lichaam gemetaboliseerd. Hetzelfde geldt voor bijna alle planten - ze kunnen stikstof niet rechtstreeks uit de atmosfeer halen. Peulvruchten die stikstof uit de atmosfeer kunnen halen, doen dit niet rechtstreeks, maar via een symbiotische relatie met "stikstofbindende" bacteriën in hun wortels. De bacterie "ademt" stikstof in en zet 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 vermengt. Maar stikstofverbindingen, zoals ammonium en nitraten, mengen zich wel met water. Als die stikstofverbindingen in de lucht aanwezig zijn, kunnen ze zich met water vermengen 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 vonden nitraten in bijna alle monsters, hoewel er een grote mate van variatie bestond in zowel tijd als ruimte. Verschillende studies in de jaren 1990 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 stikstofbehoeften voor het telen 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 stimuleert meer plantengroei 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 het regenwater. Dat heeft het effect van het weggooien van de balans in sommige fragiele ecosystemen waar sommige planten - meestal algen - die normaal worden beperkt door een tekort aan stikstof, nu voldoende extra stikstof uit regenwater hebben om andere organismen uit te stikken.