La pollution par les nitrates est un problème complexe. Outre d’être des nutriments pour les plantes, les nitrates sont également consommés par les microorganismes (bactéries et champignons) présents dans la terre. Ils participent ainsi à la synthèse des matières organiques du sol qui stockent en leur sein l’azote contenu dans les nitrates qui n’ont pas été consommés dans l’année par les plantes, et ce jusqu’à leur mort. Leur décomposition par les bactéries libère alors l’azote qu’elles contiennent sous la forme de nitrates. Mais cette libération peut se produire à tout moment de l’année, notamment lorsque les plantes sont au repos et s’alimentent peu : dans ce cas, ne pouvant être consommés par ces dernières, les nitrates libérés sont lessivés par les eaux de ruissellement et d’infiltration.
Les nitrates emportés par les eaux d’infiltration au cours d’une année ne proviennent donc que pour une faible part des engrais apportés cette même année. L’essentiel provient de la production de nitrates par la matière organique morte des sols, c’est-à-dire des nitrates épandus les années précédentes et stockés. À ceci s’ajoute parfois la lenteur de la progression de l’eau d’infiltration dans les sols.
Chaque épandage contribue donc peu chaque année à la contamination des eaux, mais il y contribue durant de nombreuses années. D’année en année, ces contributions " retardées " s’additionnent les unes aux autres et les quantités de nitrates lessivés atteignant les nappes augmentent. C’est ainsi que la pollution actuelle des nappes souterraines provient de 20 à 30 années d’épandage d’engrais. Même si l’on arrêtait aujourd’hui de fertiliser les sols, il faudrait attendre plusieurs décennies avant de retrouver une situation