L'azoto aiuta a sostenere la diversità della vita delle piante, l'equilibrio tra animali da pascolo e predatori e i processi che controllano la produzione e il ciclo del carbonio e dei vari minerali del suolo. Si trova in concentrazioni controllate in molti ecosistemi, sia a terra che in mare. La combustione di combustibili fossili da vari processi industriali aggiunge azoto e composti di protossido di azoto all'atmosfera, che sconvolge l'equilibrio dell'azoto naturale, inquinando gli ecosistemi e alterando l'ecologia di intere regioni.
L'aumento delle concentrazioni di protossido di azoto a livello globale si aggiunge all'effetto serra, che riscalda costantemente la Terra. Il rilascio di ossidi nitrici nell'aria in grandi quantità provoca smog e piogge acide che inquinano l'atmosfera, il suolo e l'acqua e colpiscono piante e animali. L'aumento di azoto e protossido di azoto è causato da automobili, centrali elettriche e un'ampia varietà di settori.
Man mano che gli ossidi di azoto filtrano nel terreno, perdono nutrienti come calcio e potassio, che sono essenziali per mantenere un equilibrio negli ecosistemi vegetali. Con la perdita di questi composti, la fertilità del suolo diminuisce. Inoltre, i suoli diventano significativamente più acidi, così come i sistemi di flusso e i laghi mentre l'azoto si immette nella rete idrica. L'azoto viene trasportato in grandi quantità dai fiumi negli estuari e nelle aree costiere, dove è considerato un inquinante.
Questo sconvolgimento nell'equilibrio del ciclo dell'azoto influisce sulla diversità biologica. Le piante che si sono adattate per milioni di anni alla terra a basso contenuto di azoto hanno difficoltà a sopravvivere. Questo a sua volta influenza i microbi e la vita animale che dipendono dalle piante per il cibo. Alla fine, gli umani sono colpiti. Si ritiene che il calo della produzione della pesca sia dovuto in parte all'eccesso di azoto negli ecosistemi costieri.
Gli aumenti delle concentrazioni di azoto sono stati difficili da rintracciare, ma gli scienziati della Brown University nel Rhode Island stanno misurando la presenza di diversi isotopi di azoto per trovare la fonte di azoto in diverse aree. Gli scienziati hanno scoperto che i rapporti azoto-14 e azoto-15, basati su nuclei di ghiaccio prelevati in Groenlandia, sono cambiati dalla Rivoluzione industriale. Con un record di nitrati risalente al 1718, il più grande cambiamento nel rapporto avvenne tra il 1950 e il 1980, dopo che le emissioni di combustibili fossili aumentarono rapidamente.