En el último medio siglo, la cantidad de nitrógeno biológicamente activo en circulación a través de los organismos vivos probablemente se ha duplicado. Este exceso antinatural de un nutriente esencial se ha convertido en un veneno ecológico.
El Nitrógeno, como el Carbono, juega un papel importante en los grandes ciclos bioquímicos de la vida y comparte una característica: es muy común. Representa el 78 por ciento de la atmósfera. Pero casi todo este Nitrógeno es dinitrógeno elemental N2, en forma de 2 átomos de nitrógeno unidos. El nitrógeno elemental no puede ser metabolizado por la mayoría de los organismos vivos.
El nitrógeno sólo se hace biológicamente activo cuando es "fijado", es decir, incorporado en otras moléculas, principalmente amonio (NH4) y nitrato (NO3). El nitrógeno fijado fluye a través de toda la cadena alimenticia: primero es absorbido por las plantas, luego por los animales herbívoros y posteriormente por sus depredadores y parásitos.La muerte en cada fase libera los compuestos de nitrógeno que vuelven a incorporarse de nuevo al ciclo.
La clave de la parte biológica del ciclo del nitrógeno son ciertas bacterias capaces de fijar el nitrógeno atmosférico elemental. Algunas de estas bacterias viven en el suelo, a menudo en estrecha asociación con las plantas que pertenecen a la familia de las leguminosas, como el frijol. Esta relación beneficia a ambas partes: las plantas obtienen los compuestos de nitrógeno; las bacterias consiguen hidratos de carbono que las plantas producen a través de la fotosíntesis.
La combustión del carbón y del petróleo libera grandes cantidades de nitrógeno fijado al quemar los residuos de antiguas plantas. La economía de los combustibles fósiles no sólo está alterando el ciclo del carbono sino también el ciclo de nitrógeno. En segundo lugar, la progresiva destrucción de bosques y zonas húmedas libera el nitrógeno almacenado en estas áreas naturales, al igual que el carbono. Ambas actividades sumadas emiten 90 millones de toneladas de nitrógeno fijado al año; esta cifra representa el 43 por ciento de la emisión antropocéntrica al ciclo de nitrógeno.
El resto, unos 120 millones de toneladas, proviene de la agricultura. Los cultivos que fijan el nitrógeno producen un tercio de esa cantidad; el resto viene de los fertilizantes artificiales. Para los agricultores en los países industrializados, y cada vez más también en los países en desarrollo, este nutriente hoy está disponible en cantidades casi ilimitadas.
Como es típico en los productos baratos, se despilfarra mucho. El fertilizante a menudo se aplica de forma muy ineficiente; gran parte nunca alcanza las plantas cultivadas.Se lixivia en los campos y arroyos, o se convierte en gas como el óxido nitroso y escapa a la atmósfera.
En el Mar Báltico, el exceso de nitrógeno viene de las emisiones de combustibles fósiles. Más de un tercio del nitrógeno que entra en el Mar consiste en óxidos de nitrógeno generados por la combustión del carbón y el petróleo en los países circundantes. El Báltico es un ambiente natural bajo en nitrógeno que soporta una única comunidad de organismos adaptado a esas circunstancias.
Pero al aumentar los niveles de nitrógeno las cianobacterias proliferan, alterando el equilibrio ecológico. Y al descomponerse las floraciones, absorben el oxígeno del agua, un cambio al que el Mar Báltico es especialmente sensible, dado que sus aguas son relativamente bajas en oxígeno. Las floraciones de algas y las zonas muertas hoy son un rasgo regular de la vida costera en muchos otros lugares del mundo, desde la costa de Nueva Inglaterra, a la costa oriental de India, y frente a Japón y Corea.
Los óxidos de nitrógeno generados en la quema de los combustibles fósiles son un componente básico de las lluvias ácidas que afecta al suelo y a las aguas dulces en muchas partes del mundo.
De forma similar, la acidificación de la tierra tiende a empobrecer los organismos del suelo. En parte se debe a que el ácido libera los iones de aluminio de la matriz mineral en la que está normalmente. El aluminio libre es tóxico para las plantas, y para muchos organismos acuáticos en los arroyos. El ácido también provoca la lixiviación de ciertos minerales. El calcio, magnesio y potasio son nutrientes esenciales de la planta y a menudo escasean. Al reducirse su aporte, el crecimiento de las plantas se resiente, y numerosas especies pueden desaparecer.
Estos minerales se incorporan al suelo a través del desgaste de las rocas, en un proceso muy lento. La acidificación podría reducir la productividad de los suelos durante siglos. El caso extremo son algunos cultivos, donde el exceso de fertilizante podría jugar el papel de las lluvias ácidas. Según Phillip Barak, la lixiviación a causa del nitrógeno podría “envejecer” algunos suelos por un periodo equivalente a 5.000 años.
Durante las dos últimas décadas, los países industrializados han hecho progresos considerables en la reducción de las emisiones de uno de los ingredientes principales de las lluvias ácidas: el dióxido de azufre generado en la combustión de carbón con alto contenido de azufre. La sustitución por carbón con bajo contenido de azufre y la instalación de filtros en las centrales termoeléctricas ha reducido mucho este tipo de contaminación. Pero las medidas han sido menos eficientes en la reducción de los compuestos de nitrógeno emitidos por la quema de combustibles fósiles.
El exceso de nitrógeno del suelo afecta también de otras maneras a los bosques y campos. Puede reducir la resistencia al frío en ciertas especies de árboles y hacerlos más propensos a las enfermedades o a la muerte durante el invierno. Igualmente tiende a reducir la densidad de las raíces finas que a su vez restringe la captación de agua y nutrientes y hace a las plantas más susceptibles a la sequía.
