الدورة الكبرى الثانية التي تؤثّر في جميع أنواع الحياة على الأرض هي دورة النتروجين. لقد رأينا الصيغ الجوية للنتروجين، ورأينا أن أكاسيد النتروجين المختلفة تؤدي دوراً مركزياً في كيمياء الطور الغازي الجوي. فهي تمثل مكونات هامة من المتساقطات الجوية، وتؤثر في مناخ العالم وفي التفاعلات التي تحصل في الجو الأسفل القريب والتي تحدّد توازن تركيب وتفكيك الأوزون.

تظهر كيمياء النتروجين في كثير من الحالات البيئية في الماء وعلى اليابسة. فهي تمثل بصيغها المتعددة مغذِّياً أساسياً للنباتات وهي ضرورية للحيوانات بوصفها من مكونات البروتينات. إلا أن التراكيز الزائدة من الأنواع اللاعضوية يمكن أن يؤدي إلى فرط التغذية، وهي سامة لبعض المتعضيات ومنها البشر. سوف نتحرى هنا بعض التأثيرات المتبادلة بين الأنواع الموجودة في البيئة المائية وفي بيئة اليابسة. وسوف نركّز الاهتمام في السيرورات الكيميائية التي تؤدي فيها المتعضيات المكروية دور الوسيط. يبين الشكل 8.15 مخطط pH لأنواع النتروجين المائية غير العضوية الأربعة. ضمن الظروف الهوائية، تكون النترات هي جنس النتروجين المستقر في كل من الماء والتربة، لكن حالة pE اللاهوائية المنخفضة تؤدي إلى إرجاع من النترات عبر النتريت إلى الأمونيا بصيغتيها : ذات البروتونات والمنزوعة البروتونات. تذكّر أن النترات تحتل الموقع الثاني بعد الأكسجين في الأكسدة في سلسلة العوامل المؤكسدة التي تؤكسد الكتلة الحيوية في الماء. وبسبب مفعول عزل الإرجاع والأكسدة المذكور سابقاً، فإن قيم pE المعتدلة غير شائعة في الماء حيث يكون النتريت عادة جنساً في حالة عابرة لا يظهر إلا بتراكيز صغيرة.

ويبين الشكل 9.15 التفاعلات التي تربط فيما بين الأنواع في دورة النتروجين في الجو والماء واليابسة. ويتضمن هذا الشكل عدداً من مركبات النتروجين الجوية التي نوقش سلوكها البيئي في الفصلين الرابع والثامن.

سوف نتحرى هنا باختصار الجوانب الكيميائية لتحولات النتروجين الرئيسية التي تحصل ضمن الأقسام البيئية المختلفة لدورة النتروجين على الكرة الأرضية وفيما بينها.