水中の窒素分は化学肥料を施肥した農地や畜産施設などの排水から出てきます。水処理においては窒素分としてまず、アンモニア、次に亜硝酸、硝酸が出てきます。アンモニアの存在は次の２つの理由で汚染を引き起こします。
アンモニアから亜硝酸への酸化は大量の酸素を消費し、水中の利用可能な酸素を使いつくす傾向があります。
アンモニアの水溶液はそれ自体に毒性があるだけでなく、特にアルカリのｐＨに傾いているときは低い濃度であっても全ての魚類に対して影響があります。アンモニアはよく水に溶けます。
窒素汚染で最も知られている現象は藻の繁茂です。過剰な窒素とリンがあれば容易に藻の異常な増殖が起きます。藻の繁茂は醜い現象であるだけでなく生態系としてみた場合、他の水中の生物の酸素や栄養分を奪い、ｐＨの数値に影響も与えて有害です。
窒素汚染のさらなる問題は処理水が排水されて、それが取水されて飲料水に使われるケースです。窒素は硝酸塩の形で水中に存在しています。硝酸塩による飲料水の汚染には酸素と結び付くことにより起きるメトヘモグロビン血症があり特に乳幼児には脅威になります。