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Il Mercurio (il cui simbolo chimico è Hg) è un componente naturale della superficie della Terra (crosta terrestre).
Pur essendo rilasciato nell'ambiente da rocce, vulcani ed incendi di terreni boschivi, la sua presenza deriva soprattutto da alcune attività svolte dall'uomo, tra cui l’uso del carbone per produrre energia e per uso domestico (riscaldamento e cucina), da determinati processi industriali e dalle attività minerarie per l’estrazione di mercurio, oro ed altri metalli.
Il mercurio esiste in natura in forme diverse:

mercurio metallico
mercurio inorganico (o sali di mercurio come il solfato mercurico conosciuto come il minerale cinabro di colore rosso: colorante per la pittura di grande diffusione commerciale)
mercurio organico (tra cui il metilmercurio ed i mercuriali, un tempo usati come disinfettanti)

Il mercurio metallico, a temperatura ambiente, è un liquido lucido di colore bianco-argenteo, mobilissimo (comunemente conosciuto in passato come ‘argento vivo’) che, se esposto all'aria, si unisce in piccole gocce evaporando.
Grazie alla sue proprietà, in passato è stato usato in strumenti per misurare la pressione atmosferica (barometri), quella ambientale o corporea (termometri) e quella di fluidi e gas (manometri).
Il mercurio metallico è stato anche impiegato nelle batterie, in alcuni tipi di lampadine e nel materiale utilizzato dai dentisti (amalgama dentale) per le otturazioni di denti curati dalla carie.
Una volta rilasciato nell'ambiente (ad esempio nell'acqua), il mercurio metallico e inorganico può essere trasformato, da batteri ed altri organismi, in metilmercurio che si accumula in pesci, crostacei e molluschi. In questo modo, il contenuto di metilmercurio nell'organismo è maggiore rispetto a quello presente nell'acqua. Il livello di metilmercurio cresce nella catena alimentare (biomagnificazione): in altre parole, i pesci predatori hanno livelli più alti di contaminazione da metilmercurio perché si nutrono di molti pesci più piccoli che a loro volta si sono nutriti di piccoli crostacei contaminati (leggi la Bufala).
Fortunatamente, la maggioranza degli usi del mercurio descritti è attualmente molto ridotta o proibita ed anche le emissioni globali, negli ultimi anni, sono assai diminuite. Tuttavia, esistono ancora alcuni paesi (come la Cina) dove la combustione di legno e carbone è tutt'oggi molto diffusa (circa 2mila tonnellate, equivalenti al 30% delle emissioni totali annue di mercurio nell'aria).
L'esposizione al mercurio può essere sia professionale (essenzialmente al mercurio inorganico e a quello metallico) che ambientale.
Per la popolazione generale l'esposizione al mercurio avviene attraverso:

la dieta, con il consumo di pesce, crostacei e molluschi (essenzialmente sotto forma di metilmercurio e, solo in piccola parte, di mercurio inorganico). Nel gennaio 2015 l'autorità europea per la sicurezza alimentare (European Food Safety Autority, EFSA) ha pubblicato un documento in cui è descritto il modo più efficace per ottenere i benefici per la salute legati al consumo di pesce e di frutti di mare, riducendo al tempo stesso i rischi derivati da un’eccessiva esposizione al metilmercurio. Si consiglia di consumare pesce 2-3 volte a settimana, variandone le specie e limitando il consumo di quelle che potrebbero avere un maggiore contenuto di metilmercurio come i grossi predatori (squali, pesce spada, luccio, tonno e nasello). Particolare attenzione devono avere i gruppi di popolazione più vulnerabili agli effetti del mercurio come i bambini e le donne in gravidanza che potrebbero esporre il feto agli effetti del metilmercurio. Ciò non significa, tuttavia, evitare di mangiare il pesce, che costituisce un alimento importante sia per la crescita, sia per sviluppo del bambino durante la gestazione e nella prima infanzia. Queste considerazioni sono state condivise anche dalle due Agenzie Americane che si occupano di sicurezza alimentare e ambientale: l'agenzia per gli alimenti e i medicinali (Food and Drug Administration, FDA) e l'agenzia per la protezione dell'ambiente (Environmental Protection Agency, EPA)
l’ambiente, per il rilascio nell'aria e nell'acqua di mercurio proveniente da stabilimenti produttivi, inceneritori, rifiuti di cliniche dentistiche o combustione di carbone e legno utilizzati per la produzione di energia e calore 
la rottura accidentale di prodotti in vetro o metallo che lo contengono (come lampade al mercurio, termometri o altri strumenti di misura). In questo caso l’esposizione al mercurio metallico avviene per evaporazione del mercurio fuoriuscito. Non si verifica alcun contatto, e quindi non ci sono rischi, finché il contenitore non si rompe
rilascio di mercurio dall'amalgama dentale, con conseguente esposizione sia della persona sottoposta alle cure dentistiche, sia del personale degli studi dentistici
uso di prodotti disinfettanti (ad esempio, mercurocromo) o di medicinali contenenti il timerosal (composto organico del mercurio) come conservante
Oltre ad una attenta osservazione dei disturbi (sintomi) che dovessero verificarsi, il modo più sicuro e sensibile per identificare (diagnosticare) una intossicazione da mercurio, consiste nel misurare la sua presenza nel sangue.
A causa della diffusione di questo metallo nell'ambiente e della presenza in alcuni cibi che normalmente si consumano, ogni persona ha livelli misurabili di mercurio nel sangue. Ciò non significa necessariamente che siano presenti malattie ma solo che c’è stata una esposizione al mercurio. La comparsa degli effetti dipende infatti dalla presenza di livelli più o meno alti di mercurio nell'organismo; valori compresi tra 5 e 15 microgrammi di mercurio per litro di sangue (sia nel bambino che nell'adulto) sono segnali di allarme che generalmente richiedono ulteriori approfondimenti sanitari.
L'esposizione al mercurio può essere identificata anche attraverso la sua determinazione nelle urine o nei capelli.
L'avvelenamento da mercurio può essere prevenuto attraverso un attento controllo dei livelli di esposizione.
L'importanza degli effetti del mercurio sulla salute ha spinto all'adozione di una serie di leggi in vari settori per vietare o limitare la presenza di questo metallo nell'ambiente e, di conseguenza, nella catena alimentare.
Nel 2013 i governi di molti Paesi si sono accordati sulla Convenzione internazionale di Minamata, che prende il nome dalla città giapponese colpita negli anni ’50 da un grave disastro ambientale e sanitario causato da un forte inquinamento industriale da mercurio (rilasciato da una industria chimica dal 1932 al 1968 nelle acque di scarico che finivano in mare, nella baia di Minamata). La Convenzione, firmata anche dall'Italia, prevede controlli, riduzioni o proibizione (dal 2020) dell’uso di mercurio in molti prodotti (ad esempio nei termometri) e in processi industriali in cui viene utilizzato, rilasciato o emesso mercurio.
Nel frattempo, possono essere utilizzati piccoli ma importanti accorgimenti per la salvaguardia della salute umana e ambientale, come il corretto smaltimento di rifiuti contenenti mercurio (come termometri e lampade fluorescenti), allontanarsi e arieggiare i locali in caso di rottura accidentale di prodotti che lo contengano, osservare le indicazioni sul corretto consumo di pesce. 
Nel caso dell'amalgama dentale, secondo il comitato scientifico della Commissione Europea SCENIHR, non ci sono indicazioni che il mercurio eventualmente rilasciato sia causa di problemi per la salute. Non è neppure consigliabile, al solo scopo di diminuire l'esposizione, rimuovere le vecchie otturazioni dentarie, a meno che non si sia verificata una reazione allergica, o il medico non lo ritenga necessario. La rimozione, infatti, porterebbe ad un aumento momentaneo di esposizione, maggiore rispetto al mantenere intatta l’otturazione.
L'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) nel 2012, inoltre, ha stabilito la sicurezza del timerosal (composto organico del mercurio) contenuto nei vaccini come conservante. 
I livelli di mercurio negli alimenti sono stabiliti dal Regolamento CE n.1881/2006 e rigidi controlli vengono effettuati alla frontiera e durante tutte le fasi che precedono la commercializzazione.
US Environmental Protection Agency (EPA). Mercury (Inglese)
European Food Safety Authority (EFSA). Scientific opinion on the risk for public health related to the presence of mercury and methylmercury in food (Inglese)
European Commission, Health and Food Safety. Final opinion on dental amalgam (Inglese)
Nonostante il termine metalli pesanti goda di grande popolarità è privo di solide basi scientifiche. È utilizzato tradizionalmente per indicare una serie di elementi chimici non essenziali per l'uomo che comprendono sia i metalli come, ad esempio, cadmio, piombo, mercurio sia i metalloidi, come l'arsenico, nelle varie forme in cui essi si presentano in natura.
I metalli pesanti sono componenti della crosta terrestre e sono naturalmente presenti nel terreno, nell'acqua e nell'atmosfera in piccole quantità (a livello di tracce). Dai loro siti di deposito possono essere mobilizzati dall'uomo a causa di attività estrattiva e di processi industriali. Possono contaminare l'ambiente e gli alimenti in seguito a fenomeni naturali, come ad esempio il vulcanismo, o attività umane come alcune lavorazioni industriali, l'incenerimento di rifiuti, il traffico delle auto, alcune pratiche agricole.
Gli esseri umani possono venire esposti ai cosiddetti metalli pesanti tramite l'ambiente (ad esempio per via inalatoria) o attraverso l'ingestione di cibo (inclusa l'acqua). La via di esposizione alimentare è di gran lunga la più significativa per la popolazione generale.
I metalli pesanti sono privi di funzioni fisiologiche e sono dotati di elevata tossicità a lungo termine. Il loro accumulo nell'organismo umano può causare, nel tempo, importanti effetti dannosi poiché interferiscono con il normale metabolismo cellulare arrivando a ostacolare il corretto svolgimento di funzioni vitali.
I metalli pesanti sono oggetto di attenzione da parte di autorità internazionali come l'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS). L'Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare (EFSA) valuta i rischi derivanti alla salute umana dalla loro assunzione attraverso la dieta e stabilisce appropriati Valori Guida per la Protezione della Salute (VGPS) rappresentati, secondo i casi, da una dose giornaliera tollerabile, vale a dire da una dose che non produce effetti apprezzabili a lungo termine, o da un valore di riferimento basato su una dose associata a un rischio per la salute di minima entità, ad esempio l'aumento dell’1% di un determinato effetto (Benchmark Dose Lower Confidence Limit, BMDL).
Il regolamento CE 1881/2006 e le sue successive modifiche e integrazioni, che stabiliscono i valori massimi di alcuni contaminanti nei prodotti alimentari, prevedono limiti legali per cadmio, piombo, mercurio, arsenico inorganico e stagno inorganico in alcune tipologie di alimenti.
I metalli pesanti di maggiore importanza per gli alimenti sono il cadmio, il piombo, il mercurio, l'arsenico e il nichel. Per tutti loro lo Studio di Dieta Totale Nazionale (TDS) condotto dall'Istituto Superiore di Sanità (ISS) ha recentemente valutato l'esposizione alimentare per la popolazione italiana e indicato il rischio associato confrontando l'esposizione stimata con i Valori Guida per la Protezione della Salute (VGPS) definiti dall'Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare (EFSA).
Le proprietà chimiche del cadmio sono simili a quello dello zinco. In natura si trova associato soprattutto a zinco e in misura minore a piombo e rame, specialmente nei solfuri. Il cadmio, infatti, è ottenuto in genere come sottoprodotto della lavorazione di questi metalli. È utilizzato in molte applicazioni tecnologiche e rilasciato nell'ambiente a seguito della fusione di altri metalli, della combustione di combustibili fossili, dell'incenerimento dei rifiuti e dell'uso in agricoltura di concimi fosfatici e di fanghi di depurazione. Elevate concentrazioni del metallo nell'aria, nell'acqua e nel suolo sono spesso riconducibili alle attività dell'uomo.
Nell'organismo il cadmio mima l'azione di altri elementi con funzioni essenziali come zinco e calcio. Attraversa le membrane biologiche con diversi meccanismi e una volta all'interno delle cellule vi rimane per lungo tempo perché non è facilmente eliminabile. Ciò spiega il lungo tempo di permanenza in tessuti di deposito come l'intestino, il fegato e il rene. Il cadmio assorbito dall'organismo, infatti, viene eliminato molto lentamente e sono necessari tra i 10 e i 30 anni per eliminare il 50% della quantità presente. La sua influenza sul mancato mantenimento dei necessari valori di calcio, zinco e ferro nell'organismo ne determina la tossicità per le cellule.
I principali effetti avversi del cadmio sono:

tossicità sui reni, legata al suo accumulo al loro interno
demineralizzazione ossea, sia mediante azione diretta sul tessuto osseo sia a seguito del danno renale, con effetti sul metabolismo del calcio e della vitamina D

La disponibilità nei tessuti dell'organismo e la tossicità del cadmio sono influenzati da una varietà di fattori individuali, fra cui:

stato di nutrizione
quantità delle riserve di ferro nell'organismo

Nel 2009 l'Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare (EFSA) ha individuato un livello di esposizione tollerabile su base settimanale pari a 2.5 microgrammi per chilogrammo di peso corporeo (riconfermato nel 2011) e ha segnalato la necessità di ridurre l'esposizione nella popolazione europea.
Per la popolazione generale, ad eccezione dei fumatori, la fonte principale di esposizione al cadmio è rappresentata dalla dieta. Lo Studio di Dieta Totale (TDS) nazionale ha rivelato, come già segnalato dall'EFSA per l’insieme della popolazione europea, che l'esposizione al cadmio della popolazione italiana deve continuare ad essere monitorata con particolare attenzione per prevenire effetti negativi sulla salute.
I principali alimenti responsabili sono:

cereali e prodotti derivati
verdura e ortaggi
patate
crostacei e molluschi
Il piombo è un contaminante presente ovunque nell'ambiente a causa di attività dell'uomo: estrazione mineraria, lavorazione di metalli, produzione di batterie. Importanti fonti di contaminazione (ad esempio le vernici al piombo, i composti organici utilizzati nelle benzine) sono state eliminate o ridimensionate a partire dagli anni Settanta del secolo scorso a seguito di provvedimenti normativi volti a ridurre l'esposizione umana a questo elemento tossico. Altri provvedimenti hanno riguardato la limitazione dell'uso in condotte d'acqua potabile e barattoli per prodotti alimentari contenenti piombo. Nell'insieme, queste misure hanno determinato una documentata riduzione dell'esposizione.
Oltre il 90% del piombo eventualmente entrato nell'organismo è, generalmente, contenuto nello scheletro, dove si accumula per lungo tempo. Durante la gravidanza e l'allattamento, fasi fisiologiche di demineralizzazione ossea (cioè perdita di minerali, soprattutto calcio), una parte del piombo accumulato nel tessuto osseo viene mobilizzata e trasferita dalla madre al bambino, prima attraverso la placenta e poi con l'allattamento.
Il piombo esercita effetti avversi a carico di quasi tutti i sistemi dell'organismo:

sangue (sistema ematopoietico)
cardiovascolare 
renale
endocrino
gastrointestinale
immunitario 
riproduttivo
nervoso

A livello del sangue (ematico), il piombo causa una riduzione della concentrazione di emoglobina che può portare all'anemia. Tuttavia, il principale bersaglio biologico del piombo è il sistema nervoso centrale, in particolare nella fase critica dello sviluppo. Anche bassi livelli di esposizione durante questa fase possono pregiudicare lo sviluppo delle capacità di ragionamento, di memoria e intellettuali nel bambino. L'ingestione di polvere in casa, o di terra, durante il gioco nell'ambiente esterno, in aree contaminate, può rappresentare una fonte espositiva importante per i bambini.
Nel 2010 il Panel CONTAM dell'Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare (EFSA) ha identificato gli effetti avversi critici sui quali basare la valutazione del rischio:

neurotossicità dello sviluppo nei bambini piccoli, BMDL (dose minima associata a un rischio per la salute di lieve entità, ad esempio l'aumento dell’1% di un determinato effetto) pari a 0.50 microgrammi per chilo di peso corporeo al giorno
nefrotossicità negli adulti, BMDL pari a 0.63 microgrammi per chilo di peso corporeo al giorno
effetti cardiovascolari, BMDL pari a 1.50 microgrammi per chilo di peso corporeo al giorno

Per la popolazione generale la fonte principale di esposizione al piombo è rappresentata dalla dieta: come indicato anche dallo Studio Dieta Totale (TDS) nazionale gli alimenti più importanti sono le bevande, come tè e caffè, i cereali e prodotti derivati, verdure e ortaggi; tra gli alimenti di origine animale, crostacei e molluschi. Il TDS ha comunque rivelato che l'esposizione al piombo della popolazione italiana, anche nel gruppo più vulnerabile (bambini fino ai 7 anni di età), è limitata.
Il mercurio è rilasciato nell'ambiente sia da fonti naturali, sia a seguito di attività umane. Il mercurio presente nell'ambiente acquatico, sia marino che di acqua dolce, va incontro al fenomeno chimico detto metilazione. Il metilmercurio che si forma è soggetto ad accumularsi all'interno dell'organismo.
Nei pesci si lega fortemente al muscolo e, quindi, la sua quantità cresce sia con l'aumento della massa muscolare, sia con l'allungamento del tempo di esposizione. I pesci predatori, in particolare quelli di grandi dimensioni e capaci di vivere più a lungo, sono gli organismi che raggiungono le concentrazioni di metilmercurio più elevate nel proprio tessuto muscolare (leggi la Bufala). Analogamente, livelli molto elevati vengono riscontrati nei grandi mammiferi marini.
Il metilmercurio ingerito è assorbito molto più efficacemente rispetto al mercurio inorganico ed è in grado di introdursi nei follicoli dei capelli, di attraversare la barriera placentare, quella ematoencefalica e quella emato-liquorale (barriere che proteggono il cervello dall'ingresso di agenti tossici), col risultato di accumularsi nei capelli, nel feto e nel cervello. L'effetto critico più importante del metilmercurio è la tossicità per il sistema nervoso, in particolare il danno a carico dello sviluppo neurologico del feto.
Il feto rappresenta, quindi, l'organismo più sensibile ai danni del metilmercurio e l'esposizione al metallo prima della nascita attraverso il consumo di pesce contaminato da parte della madre è particolarmente a rischio.
Il pesce e gli altri prodotti del mare rappresentano le sole fonti di esposizione al metilmercurio per la popolazione generale. Per evitare l’assunzione di metilmercurio in gravidanza (e non solo) e poter continuare a mangiare pesce l'Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare (EFSA) invita a ridurre il consumo, soprattutto in gravidanza e durante la prima infanzia, di grandi predatori come, ad esempio, pesce spada, tonno, luccio, squaloidi (come il palombo) e a sostituirlo con altri pesci, come il pesce azzurro o le orate, che contengono concentrazioni molto meno elevate di metilmercurio.
Nel 2010 il Panel CONTAM dell'EFSA ha individuato un livello di esposizione tollerabile su base settimanale pari a 1.3 microgrammi per chilogrammo di peso corporeo (μg/kg pc). Lo Studio di Dieta Totale (TDS) nazionale ha rivelato che l'esposizione al metilmercurio della popolazione italiana deve continuare ad essere monitorata, in particolare per tutelare la salute dei bambini.
Il nichel è un metallo di transizione presente nell'ambiente in forma inorganica e largamente usato per la fabbricazione di diversi tipi di acciai e altre leghe.
È, quindi, contenuto in una varietà di oggetti di uso comune:

monili
articoli di bigiotteria
gioielleria
orecchini
piercing
accessori metallici per indumenti
ciondoli
chiavi
occhiali
utensili metallici
monete
stoviglie

Il nichel, come gli altri elementi considerati, non è essenziale per l'essere umano. Nel 2015 il Panel CONTAM dell'Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare (EFSA) ha indicato, sulla base di studi sui roditori, gli effetti tossici sulla riproduzione e la gravidanza come effetti critici dell’esposizione cronica al nichel e ha individuato una dose giornaliera tollerabile di 2.8 microgrammi per chilo di peso corporeo al giorno (μg/kg pc/giorno).
Il nichel, però, se assunto per via orale, ha anche la capacità di provocare reazioni allergiche attraverso la pelle in persone già sensibilizzate; questo effetto può verificarsi anche per un'assunzione acuta (a breve termine).
L'allergia al nichel è il più comune tipo di allergia a metalli riscontrata nella popolazione generale, con una frequenza intorno al 15%. Si tratta di una dermatite allergica da contatto (DAC); tuttavia, una parte delle persone che ne soffrono può sviluppare una sindrome da allergia sistemica al nichel (SNAS), vale a dire un'allergia che non è limitata al punto di contatto con il nichel ma si estende ad altre sedi e organi del corpo. I disturbi sono prevalentemente di natura gastrointestinale. Il rischio di comparsa di allergie è sempre difficile da quantificare; tuttavia, secondo la valutazione di EFSA tale rischio è ritenuto basso se l'assunzione acuta di nichel non supera 11 microgrammi per chilo di peso corporeo al giorno (μg/kg pc/giorno).
Chi ne soffre deve limitare il consumo di alimenti di origine vegetale ricchi in nichel quali:

cacao
cioccolato
legumi
frutta secca 
crostacei e molluschi

Un'altra importante misura di prevenzione è evitare di bere acqua di rubinetto che abbia avuto una lunga permanenza nelle tubazioni perché, in alcune circostanze, può raggiungere concentrazioni di nichel particolarmente elevate.
L'uso di stoviglie contenenti nichel, specialmente nella cottura di alimenti a maggiore acidità, può dare un contributo all'assunzione di nichel, anche se difficilmente quantificabile.
Lo Studio di Dieta Totale (TDS) nazionale ha indicato che la contaminazione da nichel delle filiere alimentari va tenuta sotto controllo per prevenire possibili effetti cronici sulla salute, specialmente nei bambini.
I principali contributi all'esposizione vengono da:

cereali e prodotti derivati
dolci
verdure e ortaggi
acqua e bevande analcoliche

Va ricordato che pasti comprendenti alimenti particolarmente ricchi in nichel possono determinare reazioni improvvise e intense nelle persone con una ipersensibilità specifica.
European Food Safety Authority (EFSA). Metalli come contaminanti negli alimenti
Cubadda F, Aureli F, D’Amato M, Raggi A, Mantovani A, Silano M, Di Sandro A, Ferri G, Agrimi U. Lo Studio di Dieta Totale Nazionale: assunzione di nutrienti ed esposizione a contaminanti nella popolazione italiana. Notiziario dell'Istituto Superiore di Sanità. 2018; 31(10): 3-8