L'azote contribue à maintenir la diversité de la vie végétale, l'équilibre entre les animaux au pâturage et les prédateurs, et les processus qui contrôlent la production et le cycle du carbone et de divers minéraux du sol. On le trouve en concentrations contrôlées dans de nombreux écosystèmes, à la fois sur terre et dans la mer. La combustion de combustibles fossiles issus de divers processus industriels ajoute à l'atmosphère des composés d'azote et d'oxyde nitreux, ce qui perturbe l'équilibre de l'azote naturel, pollue les écosystèmes et modifie l'écologie de régions entières.
L'augmentation des concentrations globales d'oxyde nitreux s'ajoute à l'effet de serre, qui réchauffe progressivement la Terre. La libération d'oxydes nitriques dans l'air en grandes quantités provoque le smog et les pluies acides qui polluent l'atmosphère, le sol et l'eau, et affectent les plantes et les animaux. L'augmentation de l'azote et de l'oxyde nitreux est causée par les automobiles, les centrales électriques et une grande variété d'industries.
Lorsque les oxydes d'azote filtrent dans le sol, ils perdent des nutriments tels que le calcium et le potassium, qui sont essentiels pour maintenir l'équilibre dans les écosystèmes végétaux. Avec la perte de ces composés, la fertilité du sol diminue. En outre, les sols deviennent beaucoup plus acides, de même que les systèmes de cours d'eau et les lacs, l'azote alimentant les réserves en eau. L'azote est transporté en grande quantité des rivières vers les estuaires et les eaux côtières, où il est considéré comme un polluant.
Cette perturbation de l'équilibre du cycle de l'azote affecte la diversité biologique. Les plantes qui se sont adaptées pendant des millions d'années à un sol pauvre en azote ont du mal à survivre. Cela affecte les microbes et la vie animale qui dépendent des plantes pour se nourrir. En fin de compte, les humains sont touchés. On pense que la baisse de la production des pêcheries est due en partie à un excès d’azote dans les écosystèmes côtiers.
Les augmentations des concentrations d'azote ont été difficiles à détecter, mais des scientifiques de la Brown University, dans le Rhode Island, mesurent actuellement la présence de différents isotopes d'azote pour trouver la source d'azote dans différentes zones. Les scientifiques ont découvert que les rapports entre l'azote 14 et l'azote 15, basés sur les carottes de glace prélevées au Groenland, ont changé depuis la révolution industrielle. Avec un record de nitrates remontant à 1718, le plus grand changement dans le rapport s'est produit entre 1950 et 1980, après l'augmentation rapide des émissions de combustibles fossiles.