Occurrence and Mobility of Mercury in Groundwater

3.3. Organic and inorganic complexation
Mercury (Hg(II)) can be present not only as Hg
2+
, but as Hg(OH)
2
, HgCl
2
and other minor
OH
-
and Cl
-
complexes, and in complexes with various organic anions, depending on pH, Eh,
chloride concentrations and presence of DOM. Were DOM to be low or absent, then Hg could
be present as hydroxide or chloride complexes in fresh waters (Reimers & Krenkel, 1974;
Stumm & Morgan, 1995); at low to moderate pH and moderate to high chloride concentrations,
chloride complexes would be most likely (Ravichandran, 2004). In the presence of dissolved
sulfide, mercury-sulfide species may form (Benoit et al., 2001).
Mercury tends to form strong complexes with S
2-
and, in DOM, Hg(II) binds preferential‐
ly to sulfur-containing functional groups such as thiols (Gabriel and Williamson, 2004;
Ravichandran, 2004;  Reimers & Krenkel, 1974).  In anoxic environments, Hg can form
complexes such as dissolved HgS, HgS
2
2-
, Hg(SH)
2
, HgSH
+
, HgOHSH and HgClSH (Gabriel
& Williamson, 2004).  Although metals typically bind to acid sites (carboxyls, phenols,
ammonium, alcohols, and thiols) in organic matter, Hg(II) binds preferentially with thiols
and other reduced sulfur groups with which it forms strong covalent-like bonds. These
sulfur-bearing groups are found in moderate abundance in organic matter in soils, in some
surface water, and in wastewater (Hsu-Kim & Sedlack, 2003; Ravichandran, 2004). When
the Hg/DOM ratio is high (> 10,000 ng Hg to 1 mg DOM), however, Hg also binds to the
more abundant but less Hg-selective oxygen (ie., carboxyl) functional groups (Haitzer et
al., 2002). Further, binding of DOM with Hg(II) is less strong at low pH than at high pH
(Haitzer et al, 2003); this occurs because the extent of protonation of functional groups
serving as Hg(II) ligands on DOM increases as pH decreases. Given the affinity of Hg(II)
for thiol groups on DOM, it has been shown that DOM can dissolve cinnabar, inhibiting
or preventing precipitation of metacinnabar and aggregation of HgS nanoparticles
(Ravichandran et al., 1999; Reddy & Aiken, 2001; Slowey, 2010; Waples et al., 2005).
Occurrence and Mobility of Mercury in Groundwater
http://dx.doi.org/10.5772/55487
127

---