Stikstof helpt de diversiteit van het plantenleven te behouden, de balans tussen grazende dieren en roofdieren, en de processen die de productie en het cycleren van koolstof en verschillende bodemmineralen regelen. Het wordt aangetroffen in gecontroleerde concentraties in veel ecosystemen, zowel op het land als in de zee. Het verbranden van fossiele brandstoffen uit verschillende industriële processen voegt stikstof- en stikstofoxideverbindingen toe aan de atmosfeer, die de balans verstoren van natuurlijke stikstof, vervuilende ecosystemen en de ecologie van hele regio's veranderen.

Toegenomen concentraties stikstofoxide wereldwijd toevoegen om de kas te beïnvloeden, waardoor de aarde gestaag wordt opgewarmd. Het vrijkomen van stikstofoxiden in grote hoeveelheden in de lucht veroorzaakt smog en zure regen die de atmosfeer, de bodem en het water vervuilt en van invloed is op planten en dieren. De toename in stikstof en lachgas wordt veroorzaakt door auto's, krachtcentrales en een breed scala aan industrieën.

Als stikstofoxiden in de grond filteren, verliest het voedingsstoffen zoals calcium en kalium, die essentieel zijn voor het behoud van een evenwicht in plantecosystemen. Met het verlies van deze verbindingen neemt de bodemvruchtbaarheid af. Ook worden bodems aanzienlijk zuriger, evenals stroomsystemen en meren als de stikstof in de watertoevoer komt. Stikstof wordt in grote hoeveelheden van rivieren naar estuaria en kustwateren getransporteerd, waar het als een vervuilende stof wordt beschouwd.

Deze verstoring in de balans van de stikstofcyclus heeft invloed op de biologische diversiteit. Planten die miljoenen jaren hebben aangepast aan een laag stikstofgehalte hebben moeite om te overleven. Dit heeft weer invloed op de microben en het dierenleven die afhankelijk zijn van de planten als voedsel. Uiteindelijk worden mensen beïnvloed. Dalende output van visserijen wordt vermoedelijk voor een deel te wijten aan overmatige stikstof in kustecosystemen.

Verhoogde stikstofconcentraties zijn moeilijk te traceren, maar wetenschappers van Brown University in Rhode Island meten de aanwezigheid van verschillende stikstofisotopen om de bron van stikstof in verschillende gebieden te vinden. Wetenschappers hebben ontdekt dat stikstof-14 tot stikstof-15 verhoudingen, gebaseerd op ijskernen genomen in Groenland, zijn veranderd sinds de industriële revolutie. Met een record van nitraten die teruggaan tot 1718, gebeurde de grootste verandering in de verhouding tussen 1950 en 1980, nadat de fossiele brandstofemissies snel toenamen