Azotany(V) w małych stężeniach występują we wszystkich wodach naturalnych. Stanowią najwyższy stopień utlenienia azotu, są końcowym produktem procesu biochemicznego utleniania związków organicznych zawierających azot. W ostatnim okresie bardzo ważnym problemem stało się zanieczyszczenie wód, zwłaszcza podziemnych azotanami. Stały wzrost zawartości azotanów w wodach naturalnych wynika z intensywności stosowania nawozów azotowych oraz odprowadzania niedostatecznie oczyszczonych ścieków.
W wodach zanieczyszczonych, tzn. ubogich w tlen rozpuszczony, w przeciwieństwie do procesu nitryfikacji przebiega proces odwrotny – denitryfikacji, w którym azotany(V)są redukowane do azotanów(III), amoniaku NH3 lub azotu N2. Można proces ten przedstawić w formie uproszczonej:

Tlen pochodzący z azotanów jest z kolei zużywany na utlenianie związków organicznych bezazotowych, zawartych w wodzie (np. skrobia, celuloza, i inne węglowodany lub kwasy organiczne). W odpowiednich warunkach, przy deficycie tlenu rozpuszczonego, proces denitryfikacji azotanów połączony z równoczesnym utlenianiem związków organicznych zawartych w wodzie prowadzi do tworzenia się wolnego azotu, np. reakcja azotanów z cukrem gronowym.