Naturellement, la principale source de mercure est le dégazage progressif de la croûte terrestre. Ce phénomène est responsable du relargage de quantités importantes de mercure. Néanmoins, du fait de son universalité, à un endroit donné, ce phénomène joue un rôle mineur. Plus localement, les phénomènes volcaniques peuvent aussi être à l'origine d'émission atmosphérique de mercure.
Bien qu'issus de sources fiables, les chiffres donnés ci-dessous le sont à titre indicatif et ne sauraient être considérés comme les plus récents. Les aspects toxicologiques du mercure sont abordés dans l'article aspects toxicologiques du mercure.
Les activités humaines par contre tendent à bouleverser le cycle biogéochimique du mercure. On a donné en 1988 les chiffres suivants :
Les émissions atmosphériques de mercure proviennent principalement des centrales électriques au charbon, des incinérateurs, des cimenteries et des aciéries car les combustibles fossiles notamment peuvent contenir des concentrations non négligeables de mercure. Le mercure atmosphérique est presque entièrement lessivé par la pluie. Le temps de résidence moyen du mercure dans l'atmosphère a été estimé à 11 jours.
Le mercure a tendance à se concentrer dans les bassins de drainage à cause de l'érosion du minerai contenu dans les sédiments et des retombées de poussières atmosphériques. Les plantes absorbent le mercure quand elles sont humides mais peuvent le rejeter dans l’air sec. Les végétaux contenus dans les dépôts sédimentaires et dans le charbon contiennent du mercure à diverses concentrations. Comme les plantes, les champignons peuvent également concentrer le mercure contenu dans le sol. Les activités humaines, comme l'application des engrais et le rejet d'eaux usées par l’industrie, sont des exemples de la façon dont les humains rejettent le mercure directement dans les sols ou les eaux. Le mercure qui est libéré dans l'environnement se retrouve ensuite dans les eaux de surface ou les sols. Quand pH des eaux acides se situe entre cinq et sept, les concentrations en mercure augmentent dans l'eau à cause de la mobilisation du mercure dans le sol près d’une source d'eau. Des microorganismes transforment le mercure Hg en méthylmercure CH3Hg+. Cette biotransformation est favorisée par un pH élevé. En milieu acide, on assiste davantage à une réduction du mercure sous forme d'ions Hg2+.
Les Micro-organismes peuvent transformer le mercure qui atteint les eaux de surface en méthylmercure et la plupart des organismes biologiques absorbent rapidement cette substance. Le méthylmercure est également connu pour sa toxicité neurologique. Les poissons sont parmi les organismes qui absorbent le méthylmercure contenu dan l'eau en grande quantité. Par conséquent, le méthylmercure mercure s'accumule dans l’organisme des poissons et entre ainsi dans la chaîne alimentaire. Parmi les effets délétères du mercure consommés par les prédateurs des poissons on observe des troubles de la reproduction, des lésions intestinales, des perforations gastriques, des altérations de l'ADN, et des atteintes rénales.
Le mercure se concentre au fur et à mesure qu'il remonte la chaîne alimentaire. On parle de bioaccumulation. Ce phénomène a mené à de nombreuses intoxications : on peut citer par exemple la tragédie de Minamata.
Les espèces des poissons de grande taille, tels que le thon ou l’espadon, sont concernées habituellement davantage que espèces plus petites, puisque le mercure s'accumule au sommet de la chaîne alimentaire. Aux États-Unis la food and drug administration (FDA) recommande aux femmes en âge de procréer et aux enfants d'exclure totalement de leur alimentation l’espadon, le requin, le maquereau et de limiter la consommation du crabe et du thon à 6 onces ou moins par semaine. Cependant, il n'y a aucune preuve que la consommation modérée de poisson aux États-Unis comporte un risque sanitaire significatif. Une étude récente de la Harvard Medical School concernant les mères et de les enfants en bas âge suggère que les avantages alimentaires de la consommation de poisson sont supérieurs aux inconvénients potentiels du methylmercure. Dansl'étude, chaque portion hebdomadaire supplémentaire de poisson consommé par la mère pendant la grossesse a été associé à une augmentation parallèle du niveau cognitif de l'enfant.