Ditinjau dari proses terbentuknya, unsur-unsur radioaktif atau sumber-sumber radiasi lainnya yang ada di lingkungan ini dapat dikelompokkan ke dalam dua golongan besar, yaitu sumber-sumber radiasi alam dan sumber-sumber radiasi buatan. Dikatakan sebagai sumber radiasi alam karena sumber-sumber itu sudah ada semenjak alam ini lahir. Di samping sumber-sumber radiasi alam, kita juga mengenal adanya sumber-sumber radiasi buatan, yaitu sumber radiasi yang proses terbentuknya melibatkan intervensi manusia, baik sumber radiasi tersebut sengaja dibuat untuk maksud-maksud tertentu atau merupakan hasil samping dari pemanfaatan teknologi nuklir oleh umat manusia. Dalam hal ini sumber radiasi tersebut tidak sengaja dibuat oleh manusia. Berikut ini akan dibahas sumber-sumber radiasi yang ada di lingkungan, baik sumber radiasi alam maupun sumber radiasi buatan.

Radiasi Alam

            Bahan-bahan radioaktif alam dapat berperan sebagai sumber radiasi alam. Jadi radiasi pada prinsipnya sudah ada sejak alam ini terbentuk. Secara garis besar, radiasi alam atau sering kali juga disebut sebagai radiasi latar dapat dikelompokkan menjadi dua bergantung pada asal sumbernya, yaitu radiasi teresterial (berasal dari permukaan bumi) dan radiasi ekstra teresterial (berasal dari angkasa luar).

1. Radiasi Ekstra Teresterial

            Radiasi dari angkasa luar yang paling penting untuk diketahui adalahradiasi kosmis. Banyak penelitian telah dilakukan dalam rangka mempelajari radiasi kosmis. Penggunaan balon udara yang membawa detektor radiasi hingga suatu tempat yang sangat tinggi menunjukkan bahwa intensitas radiasi mengalami peningkatan sebanding dengan semakin tingginya posisi pengukuran. Dari penelitian ini dan juga data-data penelitian lainnya menunjukkan adanya radiasi berenergi tinggi yang datang dari angkasa luar. Hasil studi lainnya menunjukkan bahwa radiasi dari angkasa luar ini terdiri atas dua macam, yaitu radiasi kosmis primer dansekunder. Radiasi kosmis primer selanjutnya dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu : radiasi kosmis galaksi, radiasi yang terperangkap dalam medan magnet bumi dan radiasi kosmis dari matahari. Sinar kosmis kelompok pertama berasal dari luar sistim tata surya dan sebagian besar berupa partikel bermuatan positif. Radiasi kosmis galaksi ini berasal dari energi yang dipancarkan oleh bintang-bintang yang ada di alam raya. Radiasi kosmis galaksi dapat juga berasal dari ledakan supernova yang terjadi di angkasa luar yang jaraknya puluhan tahun cahaya dari bumi. Hasil studi menunjukkan bahwa di luar atmosfer bumi sinar kosmis terdiri atas radiasi dalam bentuk proton (87 %), partikel-a(12 %) dan lain-lainnya (1 %). Partikel itu mempunyai  energi dari beberapa BeV hingga lebih besar dari 10¹⁷ eV.

            Tidak semua radiasi kosmis primer dapat mencapai bumi. Pada saat partikel bermuatan listrik itu mendekati bumi, sebagian dari sinar itu ada yang terperangkap oleh medan magnet bumi. Kira-kira 30 % dari sinar kosmis primer terperangkap oleh medan magnet bumi dan membentuk sabuk radiasi yang disebut sabuk radiasi Van Allen. Peristiwa ini akan meningkatkan radiasi kosmis primer tipe kedua, yaitu radiasi yang terperangkap dalam medan magnet bumi.

            Radiasi yang terperangkap oleh medan magnet bumi ini membentuk dua sabuk radiasi, yaitu elektron dan proton yang dapat diamati pada tempat yang sangat tinggi. Sabuk pertama terjadi kira-kira pada ketinggian 1000 km dan membentang dari 30°Lintang Utara hingga 30°Lintang Selatan. Intensitas radiasi pada sabuk meningkat dengan bertambahnya ketinggian hingga mencapai ketinggian kira-kira 3000 km. Sabuk kedua terbentuk mulai ketinggian 12000 km dan mencapai maksimum pada 15000 km. Sabuk kedua ini membentang dari 60°Lintang Utara hingga 60°Lintang Selatan. Diperkirakan bahwa intensitas radiasi pada sabuk sebelah luar ini lebih tinggi dibandingkan dengan sabuk di sebelah dalam. 

            Radiasi kosmis primer tipe ketiga adalah radiasi kosmis yang dipancarkan oleh matahari. Ledakan supernova dalam skala yang lebih kecil dapat juga terjadi pada matahari dalam sistim tata surya kita. Matahari sebenarnya adalah suatu bintang yang besarnya termasuk rata-rata dibandingkan dengan ukuran bintang-bintang lainnya. Peristiwa-peristiwa yang terjadi di matahari seringkali diikuti dengan semburan partikel sub-atomik yang dapat mencapai atmosfer bumi. Partikel sub-atomik yang dipancarkan dari permukaan matahari bertambah banyak pada saat matahari bersinar terang. Partikel sub-atomik ini terdiri atas sejumlah proton, elektron dan inti atom. Energi yang dibawa oleh radiasi kosmis dari matahari itu berorde antara 10¹⁰ - 10¹⁷ eV.

            Radiasi kosmis dalam bentuk partikel sub-atomik baik yang berasal dari galaksi maupun matahari dapat memicu terjadinya reaksi inti dalam atmosfer. Pada saat radiasi kosmis primer berenergi tinggi memasuki atmosfer bumi, maka akan terjadi reaksi inti antara partikel-partikel kosmis itu dengan inti atom unsur-unsur yang ada di dalam atmosfer bumi, seperti carbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), nitrogen (N) dan lain-lain. Reaksi nuklir yang terjadi dapat menghasilkan sinar kosmis sekunder yang terdiri atas meson, elektron, foton, neutron, proton, dan lain-lain. Partikel itu selanjutnya dapat menghasilkan sinar kosmis sekunder lainnya pada saat bertumbukan dengan unsur-unsur di atmosfer atau meluruh dalam perjalannya menuju permukaan bumi.

             Dalam interaksi itu dihasilkan pula berbagai macam unsur radioaktif yang disebut radionuklida kosmogenik, seperti  tritium (³H) dengan waktu paroh (T_1/2) 12,3 tahun, berillium-7 (⁷Be, T_1/2 = 53,28 hari), berillium-8 (⁸Be, T_1/2 = 10^-16 detik), berillium-10 (¹⁰Be, T_1/2 = 1,6 x 10⁶ tahun), natrium-22 (²²Na, T_1/2 = 2,61 tahun), natrium-24 (²⁴Na, T_1/2 = 15 jam), carbon-14 (¹⁴C, T_1/2 = 5730 tahun), sulfur-35 (³⁵S, T_1/2 = 86 hari), sulfur-38 (³⁸S, T_1/2 = 2,87 jam), calsium-41 (⁴¹Ca, T_1/2 = 1,1 x 10⁵ tahun), clour-34 (³⁴Cl, T_1/2 = 32 menit), clour-36 (³⁶Cl, T_1/2 = 3,08 x 10⁵ tahun), clour-38 (³⁸Cl, T_1/2 = 37,3 menit), clour-39 (³⁹Cl, T_1/2 = 56 menit) dan lain-lain. Unsur-unsur radioaktif yang terbentuk dalam atmosfer bumi itu dapat jatuh ke bumi bersama-sama dengan angin, hujan maupun salju.

.           Sebagian besar sinar kosmis primer diserap oleh 1/10 atmosfer bagian atas. Kira-kira 20 km di bawahnya, sinar kosmis hampir semuanya merupakan sinar kosmis sekunder. Di permukaan bumi, sinar kosmis sekunder terdiri atas meson (komponen keras), elektron dan proton (komponen lunak) serta neutron dan proton (komponen nukleon). Di atas permukaan laut, kira-kira 3/4 dari intensitas sinar kosmis merupakan sinar kosmis dalam bentuk komponen keras. Selain memicu terjadinya reaksi inti dalam atmosfer bumi, sinar kosmis juga mengionisasi gas-gas yang ada di lapisan atmosfer tinggi sehingga menghasilkan suatu lapisan bermuatan listrik yang disebut lapisan ionosfer. Lapisan ini selanjutnya dapat menjadi pelindung bumi terhadap radiasi sinar kosmis yang membahayakan. Sinar kosmis umumnya memiliki daya tembus yang relatif sangat kuat. Sinar ini dapat menembus bangunan beton, batu-batuan bahkan dapat menembus lapisan bawah tanah hingga kedalaman 200 meter.

            Karena pengaruh medan magnet bumi, maka intensitas radiasi kosmis di suatu tempat  bervariasi dengan posisi lintang tempat itu. Energi yang diperlukan oleh partikel bermuatan untuk mencapai atmosfer bumi pada ekuator medan magnet bumi lebih besar dibandingkan dengan posisi lintang lainnya. Oleh sebab itu, intensitas radiasi kosmis terendah terletak pada ekuator medan magnet bumi. Ada dua faktor yang mempengaruhi intensitas radiasi kosmis, yaitu letak ketinggian pengukuran dari permukaan laut dan letak geografis tempat pengukuran yang  berhubungan dengan letak lintang suatu tempat. Hal ini berarti meskipun pengukuran dilakukan pada ketinggian dari permukaan laut sama, namun jika letak lintangnya berbeda maka intensitas radiasi kosmis yang terukur juga berbeda. Sebaliknya, meskipun radiasi kosmis itu diukur di tempat yang sama, namun jika ketinggiannya berbeda akan menghasilkan intensitas yang berbeda. Pengukuran intensitas radiasi kosmis di daerah katulistiwa pada ketinggian 40.000 feet misalnya, besarnya 1/2 kali intensitas pada tempat bergaris lintang 40°dengan letak ketinggian yang sama. 

2. Radiasi  Teresterial       

            Sumber-sumber radiasi alam yang berada di permukaan bumi berasal dari bahan-bahan radioaktif alam yang disebut radionuklida primordial. Bahan radioaktif ini dapat ditemukan dalam lapisan tanah atau batuan, air serta udara. Radiasi yang dipancarkan oleh radionuklida primordial ini disebut radiasi teresterial. Radiasi teresterial yang berasal dari mineral-mineral yang ada dalam batu-batuan dan juga di dalam tanah seringkali juga dinamakan radiogeologi. Unsur-unsur yang termasuk kelompok radioaktif alam ini jumlahnya sangat banyak. Dari sekian banyak unsur radioaktif alam tersebut, ada beberapa kelompok unsur radioaktif alam yang tergolong sangat tua karena waktu paroh induknya di atas 100 juta tahun. 

            Unsur radioaktif alam yang pertama kali dikenal manusia adalah uranium. Unsur ini bukan merupakan logam yang jarang karena keberadaannya di alam mencapai 50 kali lebih banyak dibandingkan dengan air raksa yang sudah sejak lama dikenal orang. Uranium terdapat sebagai mineral dalam kerak bumi, juga dalam air laut, air sungai, minyak bumi, batu bara dan lain-lain. Peristiwa-peristiwa alam dan proses geologi telah membentuk uranium sebagai mineral. Mineral uranium terdapat dalam kerak bumi pada hampir semua jenis batuan, terutama batuan asam seperti granit, dengan kadar 3-4 gram dalam satu ton batuan. Di alam dapat kita temukan berbagai jenis mineral uranium, antara lain ada yang diberi nama autanit, pikblenda, gumit dan uranofan. Kadar uranium dalam batuan granit relatif paling tinggi bila dibandingkan dengan kadarnya dalam batuan beku lainnya.

            Ada tiga jenis isotop uranium yang dapat ditemukan di alam, yaitu : ²³⁵U dengan kadar 0,715 %, ²³⁸U dengan kadar 99,825 % dan ²³⁴U dengan kadar yang sangat kecil (kira-kira 5 x 10^-3 %). Mineral uranium yang terdapat dalam batuan mudah dikenali karena sifat-sifat fisiknya yang khas, antara lain :

• Uranium bersifat radioaktif yang mampu memancarkan radiasi-a, radiasi-bdan radiasi-gsehingga keberadaanya dapat dipantau menggunakan alat ukur radiasi.
• Dalam deret peluruhannya uranium juga menghasilkan gas radon yang terlepas ke  dalam udara. Oleh sebab itu, dalam udara di atas wilayah yang mengandung uranium terdapat gas radon dengan kadar yang relatif lebih tinggi dibandingkan kadarnya dalam udara pada umumnya. Keberadaan gas radon ini sangat mudah dikenali menggunakan alat ukur radiasi.
• Oksidasi alam dari uranium mempunyai warna hijau kekuning-kuningan dan coklat tua yang mencolok sehingga mudah dikenali.
• Apabila disinari dengan cahaya ultra ungu, uranium akan mengeluarkan cahaya fluoresensi yang sangat indah dan mudah dikenal.

            Pada masa Kriptozoik, zaman geologi Pra Kambrium yang terjadi pada 3900 juta tahun yang lalu, mineral uranium telah terbentuk. Bersamaan dengan terbentuknya uranium, terbentuk juga unsur-unsur radioaktif seperti  thorium, actinium, kalium serta unsur-unsur lainnya. Ada unsur-unsur radioaktif lain  dengan waktu paroh yang lebih panjang dari unsur-unsur  tadi yang terbentuk sebelum masa Kriptozoik, seperti unsur indium-115 (¹¹⁵In) dengan T_1/2 = 5 x 10¹⁴ tahun, hafnium-174 (¹⁷⁴Hf) dengan T_1/2 = 2 x 10¹⁵ tahun, cerium-142 (¹⁴²Ce) dengan T_1/2 = 5 x 10¹⁶ tahun serta dysprosium-156 (¹⁵⁶Dy) dengan T_1/2 paling panjang, yaitu : 4 x 10¹⁸ tahun.

            Unsur-unsur radioaktif alam selalu meluruh menghasilkan unsur-unsur radioaktif baru yang disebut unsur radioaktif anak. Unsur radioaktif anak ini juga dapat meluruh dan menghasilkan unsur radioaktif lainnya, sehingga membentuk suatu deret peluruhan yang sangat panjang. Deret peluruhan dari unsur radioaktif alam ini dapat dibagi menjadi 3 kelompok, yaitu :

• Deret uranium (U), dimulai dari ²³⁸U dan berakhir pada timah hitam (²⁰⁶Pb) yang stabil. Deret ini juga disebut deret (4n + 2) karena nomor massa dari unsur-unsur radioaktif yang terdapat dalam deret ini habis dibagi 4 dengan sisa 2.
• Deret thorium (Th), mulai dari ²³²Th dan berakhir pada ²⁰⁸Pb yang stabil. Disebut juga deret 4n karena nomor massa unsur-unsur radioaktif yang terdapat dalam deret ini selalu habis dibagi 4.
• Derek aktinium, mulai dari ²³⁵U dan berakhir pada ²⁰⁷Pb yang stabil. Deret ini juga disebut deret (4n+3) karena unsur-unsur radioaktif anak luruh yang dihasilkannya bernomor massa habis dibagi 4 dengan sisa 3.

            Ketiga deret radioaktif alam tersebut mempunyai karakteristik umum sebagai berikut :

• Radionuklida induk (radionuklida anggota pertama) pada masing-masing deret mempunyai waktu paroh yang sangat panjang, yang dapat dinyatakan dalam satuan waktu geologi. Dalam deret uranium, radionuklida induknya ₉₂U²³⁸ dengan T_1/2 = 4,5 x 10⁹ tahun. Dalam deret thorium, radionuklida induknya ₉₀Th²³² dengan T_1/2 = 1,39 x 10¹⁰ tahun. Dalam deret aktinium, radionuklida induknya ₉₂U²³⁵ dengan T_1/2 = 7,10 x 10⁸ tahun.
• Masing-masing deret mempunyai anak luruh radionuklida berbentuk gas dan radionuklida gas pada masing-masing deret itu adalah isotop yang berbeda dari gas radon. Dalam deret uranium, gas yang terbentuk adalah ₈₆Rn²²² (₈₆Em²²²) yang disebut radon (Rn), dalam deret thorium gas yang terbentuk adalah ₈₆Rn²²⁰ (₈₆Em²²⁰) yang disebut thoron (Tn) dan dalam deret aktinium gas yang terbentuk adalah ₈₆Rn²¹⁹ (₈₆Em²¹⁹) yang disebut actinon (An).
• Produk akhir dari ketiga deret radioaktif alam adalah isotop timbal (Pb) yang stabil. Dalam deret uranium, produk akhirnya ₈₂Pb²⁰⁶, dalam deret thorium ₈₂Pb²⁰⁸ dan dalam deret aktinium ₈₂Pb²⁰⁷.

            Di samping tiga kelompokderet radioaktiftersebut, masih ada beberapa unsur radioaktif alam lainnya, namun unsur radioaktif ini tidak membentuk deret atau menghasilkan anak cucu seperti ketiga kelompok tadi. Diantara unsur radioaktif kelompok ini adalah kalium-40 (⁴⁰K) dengan T_1/2 = 1,28 x 10⁹ tahun, dysprosium-156 (¹⁵⁶Dy) dengan T_1/2 = 10¹⁸ tahun dan rubidium-87 (⁸⁷Rb) dengan T_1/2 = 4,8 x 10¹⁰ tahun. Kalium-40 meluruh menghasilkan Argon-40. Mineral baik dalam bentuk pasir maupun batuan yang banyak mengandung ⁴⁰K  adalah muscovite, biotite, hornblende, glauconite, sanidine serta semua batuan dari gunung berapi. Air laut banyak mengandung ⁴⁰K, sedang tempat-tempat sumber air panas mengadung sejumlah uranium, thorium dan radium., Mengingat air hujan dapat membawa radionuklida kosmogenik dari udara dan dalam air tanah dapat terlarut unsur-unsur radioaktif yang ada dalam batuan maupun kerak bumi, maka hampir semua air yang terdapat di muka bumi ini mengandung unsur-unsur radioaktif dalam jumlah tertentu. Rubidium-87 meluruh menghasilkan strontium-87 (⁸⁷Sr). ⁸⁷Rb banyak terdapat dalam mineral-mineral seperti : muscovite, biotite, lepidolite, microcline, glauconite serta semua batuan metamorfis.         

            Radionuklida primordial yang terdapat dalam udara terutama berasal dari gas radon dan thoron yang masing-masing merupakan unsur radioaktif anak dalam deret uranium dan thorium. ²³⁸U dalam deret peluruhannya menghasilkan ²²⁶Ra, sedang ²²⁶Ra yang memancarkan sinar-apada saat peluruhannya menghasilkan ²²²Rn (gas radon). Dalam deret thorium, peluruhan ²²⁴Ra menghasilkan ²²⁰Rn (gas thoron). Karena uranium dan thorium terdapat di dalam hampir semua lapisan kerak bumi, maka gas ²²²Rn dan ²²⁰Rnakan selalu terbentuk setiap saat.  Karena berbentuk gas, maka kedua unsur radioaktif tersebut cenderung berdifusi menerobos menuju permukaan bumi dan terlarut dalam udara. Selanjutnya anak luruh dari kedua gas radioaktif tersebut dapat menempelkan diri pada debu-debu dalam udara. Kadar gas ²²²Rn dan ²²⁰Rn di dalam udara bergantung pada kadar uranium dan thorium di suatu tempat. Di daerah pertambangan dan gua-gua di bawah tanah kandungannya ditemukan cukup tinggi dibandingkan pada kondisi normal.

            Dengan memperhatikan nilai T_1/2 unsur radioaktif alam ada beberapa unsur radioaktif yang nilai T_1/2 nya amat sangat panjang, melebihi perkiraan umur bumi. Unsur radioaktif kelompok ini diduga sudah terbentuk jauh sebelum bumi sendiri terbentuk, yaitu pada saat masih berupa nebula (bagian dari matahari) atau bahkan terbentuk pada saat masih dalam keadaan proto planet yang kemudian dingin dan melahirkan planet bumi sesuai dengan hipotesa mengenai teori terbentuknya bumi ini.