Mer än tre fjärdedelar av jordens atmosfär består av kväve, men bara fyrahundradedelar av en procent av oceanens massa, atmosfär och jordskorpa består av kväve. Eftersom regndroppar passerar genom atmosfären på väg till marken innehåller regnvatten också kväve i olika mängder. Även om kväve inte är en viktig del av oceaner och landmassor, är det ett väsentligt element för bildandet av proteiner i både växter och djur. Regnvatten gör det kritiska arbetet med att överföra kväve från himlen till jorden.

TL; DR (för länge, läste inte)

Regnvatten innehåller små mängder kväve i form av kväve gas (N2), ammonium (NH4) och nitrater (NOx).

Kvävekemi

Kvävegas är en väldigt stabil tvåatomsmolekyl som inte lätt kan interagera med andra atomer eller molekyler. Till exempel, även om tre fjärdedelar av varje andetag du tar består av kväve, metaboliseras inget av det av din kropp. Detsamma gäller för nästan alla växter - de kan inte ta kväve direkt från atmosfären. Faktum är att baljväxter som kan ta kväve från atmosfären inte gör det direkt, men genom ett symbiotiskt förhållande med "kvävefixerande" bakterier i sina rötter. Bakterierna "andas" i kväve och omvandla den till föreningar som rötterna kan absorbera.

Kväve och vatten

Kväveens kemiska stabilitet betyder att ren kväve inte blandar mycket bra med vatten. Men kväveföreningar, som ammonium och nitrater, blandar med vatten. Om dessa kväveföreningar finns i luften kan de blandas med vatten och komma ner med regnvatten. Frågan är då hur kan stabila kvävemolekyler omvandlas till kväveföreningar? Svaret är att det tar energi. Till exempel ger blixten tillräckligt med energi för att dela upp kvävemolekyler och stimulera bildandet av nitrater - molekyler med kväve och syremolekyler. Bakterier, sönderdelning av djurgödsel och förbränningsmotorer är också energikällor som producerar kväveföreningar som kan hamna i atmosfären.

Kväve i regnvatten

En 2004 studie av regnvattenets kemiska sammansättning vid 48 platser i 31 stater fann nitrater i nästan alla prover, även om en hög grad av variation existerade i både tid och rum. Flera studier på 1990-talet visade att platser längs Mexikanska golfen kunde förvänta sig att få 18 pund ammonium och nitrater per acre per år från regnvatten. Det handlar om en tiondel av typiska kvävekrav för odling av grödor.

Den goda och dåliga

Eftersom regnvatten innehåller kväve i former som växter kan absorbera och växter behöver kväve att växa, har jordbrukarna märkt att regnvatten stimulerar mer växttillväxt än vatten från andra källor. Det är bra, eftersom jordbrukare inte behöver applicera så mycket konstgödsel. Men i vissa fall resulterar mänskliga aktiviteter i ett överskott av kväve i regnvatten. Det leder till att man slänger balansen i vissa ömtåliga ekosystem där vissa växter - vanligtvis alger - som normalt är begränsade av kvävebrist, nu har tillräckligt med extra kväve från regnvatten för att kväva andra organismer.