Nitrogen hjelper med å opprettholde mangfoldet av planteliv, balansen mellom beitedyr og rovdyr, og prosessene som kontrollerer produksjonen og syklingen av karbon og forskjellige jordmineraler. Det finnes i kontrollerte konsentrasjoner i mange økosystemer, både på land og i havet. Forbrenning av fossilt brensel fra forskjellige industrielle prosesser tilfører nitrogen og lystgassforbindelser til atmosfæren, noe som opprører balansen mellom naturlig nitrogen, forurenser økosystemer og endrer økologien i hele regioner.
Økte konsentrasjoner av lystgass globalt øker drivhuseffekten, som stadig varmer jorden. Frigjøring av nitrogenoksider i luften i store mengder forårsaker smog og surt regn som forurenser atmosfæren, jord og vann og påvirker planter og dyr. Økningen i nitrogen og lystgass skyldes biler, kraftverk og en lang rekke industrier.
Når lystgass filtreres i jord, mister det næringsstoffer som kalsium og kalium, som er avgjørende for å opprettholde en balanse i planteøkosystemer. Med tapet av disse forbindelsene synker jordens fruktbarhet. Jordsmonnene blir også betydelig surere, og det samme gjør strømmen og innsjøene når nitrogenet strømmer inn i vannforsyningen. Nitrogen fraktes i store mengder fra elver til elvemunninger og kystvannsområder, der det regnes som et miljøgifter.
Dette opprør i balansen i nitrogensyklusen påvirker det biologiske mangfoldet. Planter som i løpet av millioner av år har tilpasset seg jord med lite nitrogen, sliter med å overleve. Dette påvirker igjen mikrober og dyreliv som er avhengig av plantene for mat. Til syvende og sist rammes mennesker. Synkende produksjon fra fiskerier antas delvis å skyldes overdreven nitrogen i kystøkosystemer.
Det har vært vanskelig å spore økninger i nitrogenkonsentrasjoner, men forskere fra Brown University på Rhode Island måler tilstedeværelsen av forskjellige nitrogenisotoper for å finne nitrogenkilden i forskjellige områder. Forskere har funnet at forholdet mellom nitrogen-14 og nitrogen-15, basert på iskjerner tatt på Grønland, har endret seg siden den industrielle revolusjonen. Med en registrering av nitrater tilbake til 1718 skjedde den største endringen i forholdet mellom 1950 og 1980, etter at fossile utslipp raskt økte.