Kvikksølv er et flytende metall som er uoppløselig i vann. Det finnes ved en høy konsentrasjon på 0,08 ppm i jordskorpen og forekommer naturlig i svært små mengder i bergrunn og jordarter på havbunnen. Sinober (eller kvikksølvsulfid) er den viktigste kvikksølvkilden og finnes i områder med tidligere vulkansk aktivitet. Kvikksølv blir luftbåren når fjellgrunn eroderer, vulkaner har utbrudd og jorden løses opp. Menneskeskapte kilder omfatter produksjon av metallisk kvikksølv og forbindelser med organisk kvikksølv, gullutvinning og forbrenning av kull, olje, sulfider og husholdningsavfall. 
 Den vanligste formen for kvikksølv i vannoppløsninger er Hg2+-ionet. Kvikksølv har to oksidasjonsstadier, Hg(I) og Hg(II), men den første av disse, som inneholder det vanlige ionet +Hg-Hg+, er bare stabilt som uoppløselig salter slik som Hg2Cl2. Kvikksølv(II) er en svært "bløt" Lewis-syre som danner stabile sammensetninger fortrinnsvis med bløte Lewis-baser slik som metylkvikksølv. 
 Den største kompliserende faktoren ved kvikksølv i miljøkjemi er biologisk metylering til CH3Hg+ og (CH3)2Hg, som omdanner uorganisk kvikksølv til former som er både mer giftig og mer lipofile. CH3Hg+ forekommer som oftest som CH3HgCl, men kan også forekomme som CH3HgSCH3 i fisk. Organiske kvikksølvderivater er mer skadelige enn de enkle uorganiske saltene fordi de er lipidløselige og derfor bioakkumulerte stoffer. 70 - 90 % av kvikksølv funnet i fisk er metylkvikksølv. 
Kvikksølv i vann er svært vanskelig å oppdage. Adsorpsjon av sedimenter, rask bioakkumulering og dårlige deteksjonsgrenser betyr at det ofte ikke analyseres for kvikksølv i vann. Hvis det oppdages kvikksølv i vann i en oppløst for, er det mer sannsynlig at den dominante forbindelsen er en organisk sammensetning eller enn metylkvikksølv. 
 Bioakummulering av metylkvikksølv er så rask at nivåene i vann er svært lave. 
 Kvikksølvmetall har et vesentlig damptrykk, og inhalering av dampen kan medføre hodepine, skjelvinger, betennelse i blæren og hukommelsestap. Når den har kommet ned i lungene, oksideres kvikksølv til kvikksølv(II)-sammensetninger som er oppløselige i mange kroppsvæsker. Hovedeffekten av kvikksølv og beslektede forbindelser er hemming av enzymreaksjon.   
 Kroppen adsorberer lettere organisk kvikksølv-forbindelser på grunn av større gjennomtrengelighet i biomembranene. De har en mer umiddelbar og permanent effekt på hjernen og sentralnervesystemet.