Естественными радиоактивными веществами принято считать такие радиоактивные вещества, которые образовались и постоянно вновь образуются без участия человека. Это, прежде всего, долгоживущие, т.е. с большим периодом полураспада, радиоактивные элементы, образовавшиеся одновременно с образованием Земли. Период полураспада этих радиоактивных элементов исчисляется миллионами и миллиардами лет. Сейчас известно более 300 естественных радионуклидов. Наиболее характерны радиоактивные семейства урана, тория, актиния. Широкое распространение радионуклидов в природе свидетельствует о постоянном контакте всего живого на Земле, включая и человека, с радиоактивными веществами. Радионуклиды проникают в структуры живой материи и подчинены биологическим законам круговорота химических элементов в природе. Все естественные радиоактивные вещества, обнаруживаемые в живой коре, всегда содержатся в организмах растений, животных и человека.
Искусственные радионуклиды были открыты в 1934 г. супругами Жолио-Кюри, которые показали, что в результате действия a-частиц на ядра легких элементов образуются другие элементы, являющиеся радиоактивными. К настоящему времени известно свыше 900 радиоизотопов, полученных искусственным путем. Особенно много искусственных радиоизотопов получают в ядерных реакторах, где создаются мощные потоки нейтронов, что дает возможность получать огромное количество радионуклидов всех элементов периодической системы. Большинство из них являются a-излучениями и имеют большие периоды полураспада. Т.е. не существует таких элементов, у которых не было бы радиоактивного изотопа. Учитывая то обстоятельство, что искусственные радионуклиды, загрязняющие природную среду, концентрируются в верхних слоях почвы, на поверхностях сооружений, в водных бассейнах, они быстрее вовлекаются в кругооборот веществ в природе.
Возникающие в процессе радиоактивного распада излучения, проходя через вещество, взаимодействуют с атомами и молекулами среды, передавая им свою энергию, которая расходуется на ионизацию (отрыв электрона от атома) и возбуждение атома (перевод электрона на более удаленную от ядра орбиту). Число ионизированных и возбужденных атомов, образуемых a-частицей на единице длины пути в среде, в сотни раз больше, чем у b-частиц. Это связано с тем, что масса a-частицы в 7000 раз больше массы b-частицы, следовательно, при одной и той же энергии ее скорость значительно меньше. Скорость a-частиц, испускаемых при радиоактивном распаде, примерно 20 тыс. км/сек, а b-частиц - 200-270 тыс. км/сек. Очевидно, что чем меньше скорость частицы, тем больше вероятность ее взаимодействия с атомами среды, следовательно, больше потеря энергии, а значит, меньше пробег.
По-иному происходит взаимодействие с веществом g-излучения. g-излучение, или фотонное излучение, непосредственно ионизации не производит, но в процессе взаимодействия с атомами среды передает часть или полностью свою энергию электронам, которые затем производят ионизацию, т.е. и в данном случае конечным эффектом взаимодействия с веществом является ионизация и возбуждение. Таким образом, для любого вида ионизирующего излучения первичными процессами, которые происходят в облучаемой среде, являются ионизация и возбуждение.