Dušik pomaže u održavanju raznolikosti biljnog života, ravnoteži između ispaše životinja i grabežljivaca i procesa koji kontroliraju proizvodnju i kretanje ugljika i raznih minerala u tlu. Nalazi se u kontroliranim koncentracijama u mnogim ekosustavima, kako na kopnu tako i u moru. Izgaranje fosilnih goriva iz različitih industrijskih procesa dodaje atmosferu dušika i dušikovih oksida, što narušava ravnotežu prirodnog dušika, zagađuje ekosustave i mijenja ekologiju čitavih regija.
Povećane koncentracije dušikovog oksida globalno dodaju utjecaj staklenika, koji stalno zagrijava Zemlju. Ispuštanje dušikovih oksida u zrak u velikim količinama uzrokuje smog i kisele kiše koje zagađuju atmosferu, tlo i vodu te utječu na biljke i životinje. Povećanje dušika i dušikovog oksida uzrokuju automobili, elektrane i širok raspon industrija.
Kako se dušikovi oksidi filtriraju u tlo, gube se hranjive tvari poput kalcija i kalija koji su neophodni za održavanje ravnoteže u biljnim ekosustavima. Gubitkom ovih spojeva plodnost tla opada. Također, tla postaju znatno kiselija, kao i tokovi sustava i jezera dok dušik ulazi u opskrbu vodom. Dušik se u velikim količinama prenosi iz rijeka u ušća i priobalna vodna područja, gdje se smatra zagađivačem.
Taj poremećaj u ravnoteži dušičnog ciklusa utječe na biološku raznolikost. Biljke koje su se tijekom milijuna godina prilagodile na tlo s niskim udjelom dušika bore se za opstanak. To pak utječe na mikrobe i životinjski svijet koji ovise o biljkama za hranu. U konačnici su ljudi pogođeni. Smatra se da će pad proizvodnje iz ribolova dijelom biti posljedica prekomjernog dušika u obalnim ekosustavima.
Povećanje koncentracije dušika bilo je teško pratiti, ali znanstvenici sa Sveučilišta Brown u Rhode Islandu mjere prisutnost različitih izotopa dušika kako bi pronašli izvor dušika u različitim područjima. Znanstvenici su otkrili da su se omjeri dušik-14 i dušik-15, na temelju ledenih jezgara uzeti na Grenlandu, promijenili od industrijske revolucije. S rekordom nitrata iz 1718. godine, najveća promjena omjera dogodila se između 1950. i 1980., nakon što se emisija fosilnih goriva naglo povećala.