Mere end tre fjerdedele af jordens atmosfære består af kvælstof, men kun firehundrededele af en procent af havets masse er atmosfæren og jordskorpen sammensat af nitrogen. Da regn dråber passerer gennem atmosfæren på vej til jorden, indeholder regnvand også nitrogen i varierende mængder. Selvom nitrogen ikke er en væsentlig bestanddel af oceaner og landmasser, er det et væsentligt element for dannelsen af ​​proteiner i både planter og dyr. Regnvand gør det afgørende job at overføre kvælstof fra himlen til jorden.

TL; DR (for lang tid, ikke læst)

Regnvand indeholder små mængder nitrogen i form af nitrogen gas (N2), ammonium (NH4) og nitrater (NOx).

Kvælstofkemi

Kvælstofgas er et meget stabilt toatomsmolekyle, som ikke let kan interagere med andre atomer eller molekyler. For eksempel, selvom tre fjerdedele af hvert åndedrag du tager består af nitrogen, metaboliseres ingen af ​​det af din krop. Det samme gælder for næsten alle planter - de kan ikke tage kvælstof direkte fra atmosfæren. Faktisk kan bælgfrugter, der kan tage kvælstof fra atmosfæren, ikke gøre det direkte, men gennem et symbiotisk forhold med "kvælstoffastgørende" bakterier i deres rødder. Bakterierne "trækker vejret" i nitrogen og omdanner det til forbindelser, som rødderne kan absorbere.

Kvælstof og vand

Støvets kemiske stabilitet betyder, at rent nitrogen ikke blander meget godt med vand. Men nitrogenforbindelser, såsom ammonium og nitrater, blandes med vand. Hvis disse nitrogenforbindelser findes i luften, kan de blande med vand og komme ned med regnvand. Spørgsmålet er så, hvordan kan stabile nitrogenmolekyler konvertere til nitrogenforbindelser? Svaret er, at det tager energi. Eksempelvis giver lynet nok energi til at opdele nitrogenmolekyler og stimulere dannelsen af ​​nitrater - molekyler med nitrogen- og oxygenmolekyler. Bakterier, nedbrydende husdyrgødning og forbrændingsmotorer er også energikilder, der producerer nitrogenforbindelser, der kan ende i atmosfæren.

Kvælstof i regnvand

Et 2004 studie af regnvandets kemiske sammensætning på 48 steder i 31 stater fandt nitrater i næsten alle prøverne, selvom der var en høj grad af variation i både tid og rum. Flere undersøgelser i 1990'erne viste, at steder langs kysten af ​​Mexicogolfen kunne forvente at få 18 pund ammonium og nitrater pr. Acre om året fra regnvand. Det drejer sig om en tiendedel af de typiske kvælstofkrav til dyrkning af afgrøder.

Den gode og den dårlige

Da regnvand indeholder kvælstof i former, som planter kan absorbere, og planter har brug for nitrogen at vokse, har landmændene bemærket at regnvandet stimulerer mere plantevækst end vand fra andre kilder. Det er godt, fordi landmændene ikke behøver at anvende så meget kunstgødning. Imidlertid resulterer menneskelige aktiviteter i nogle tilfælde i et overskud af nitrogen i regnvand. Det medfører, at balancen slukkes i nogle skrøbelige økosystemer, hvor nogle planter - typisk alger - som normalt er begrænset af mangel på kvælstof, nu har nok ekstra kvælstof fra regnvand til at udjævne andre organismer.