人為的固氮作用，即化學氮肥的生產和應用，大規模種植豆科植物等有生物固氮能力的作物,以及燃燒礦物燃料生成NO和NO2。人為的固氮量是很大的，估計約占全球年總固氮量的20～30%。隨著世界人口的增多，這一比例將會繼續上升。
農田大量施用氮肥,使排入大氣的N2O不斷增多。在沒有人為干預的自然條件下，反硝化作用產生并排入大氣的N2和N2O,與生物固氮作用吸收的N2和平流層中被破壞的N2O是相平衡的。N2O是一種惰性氣體,在大氣中可存留數年之久。它進入平流層大氣中以后，會消耗其中的臭氧，從而增加到達地面的紫外線輻射量。這可能會給人體健康帶來有害影響，對此還不很清楚。施用氮肥的農田排出的地面徑流，城市和農村的生活污水都把大量的氮排入河流、湖泊和海洋，常常造成這些水體的富營養化現象。
礦物燃料燃燒時，空氣中和燃料中的氮在高溫下與氧反應而生成氮氧化物(NO和NO2)。大氣受到氮氧化物的污染，是發生光化學煙霧和酸雨的一個重要原因。