Các chất phóng xạ trong môi trường bao gồm các đồng vị phóng xạ nhân tạo và các họ phóng xạ tự nhiên, tức là các đồng vị phóng xạ của các nguyên tố thuộc về các chuỗi phân rã phóng xạ. Về nguyên tắc các nồng độ tương đối của các đồng vị của các nguyên tố thuộc về một chuỗi phân rã phóng xạ là giống nhau ở tất cả mọi vùng địa lý khác nhau trên Trái đất, hay nói theo cách khác là nồng độ các đồng vị cấu thành chuỗi phóng xạ trong tự nhiên ở trạng thái cân bằng. Tuy nhiên trong thực tế các nồng độ tương đối này ở các vùng địa lý khác nhau lại rất khác nhau tức là đã có sự mất cân bằng giữa các đồng vị của các nguyên tố trong một chuỗi phóng xạ. Như vậy, sự mất cân bằng của một chuỗi phóng xạ là do sự khác nhau về tính chất vật lý, hóa học và sinh học của các nguyên tố thuộc chuỗi phân rã phóng xạ dẫn đến sự thay đổi nồng độ tương đối của chúng từ vị trí này đến vị trí khác trong tự nhiên. Theo sơ đồ 1.1, 1.2 và 1.3 đồng vị uranium và thorium tồn tại trong môi trường tự nhiên chủ yếu ở ba đồng vị phóng xạ 235
U, 238U và 232Th. Cả ba đồng vị phóng xạ này đều có đặc điểm chung là:
Thành viên đầu tiên trong mỗi chuỗi phân rã phóng xạ và là đồng vị phóng xạ sống lâu nhất. Chuỗi phân rã thorium với hạt nhân đầu tiên là 232Th với thời gian bán rã 14 tỷ năm, do đó gần như hàm lượng thorium trong tự nhiên không
giảm trong quá trình tồn tại của Trái đất. Trong khi đó, đồng vị phóng xạ 238U có thời gian bán rã 4,5 tỷ năm nên 238U bị phân rã một phần còn đồng vị phóng xạ 235
U với thời gian bán rã 700 triệu năm bị phân rã đáng kể. Theo tính toán lý thuyết, trong vỏ Trái đất hàm lượng 235U nhỏ hơn 140 lần so với hàm lượng 238U. Mỗi chuỗi phân rã đều có một thành viên là nguyên tố phóng xạ ở thể khí- radon. Mỗi một đồng vị Rn thuộc vào một chuỗi phân rã phóng xạ nhất định: 222Rn (radon) từ chuỗi phân rã 238U, 220Rn (thoron) từ chuỗi phân rã 232Th và 219Rn (actinon) thuộc chuỗi phân rã 235
U.
Sản phẩm cuối cùng trong mỗi chuỗi phân rã phóng xạ tự nhiên đều là chì với các đồng vị khác nhau: 206Pb từ chuỗi phân rã 238U, 207Pb từ chuỗi phân rã
235
U và 208Pb từ chuỗi phân rã 232Th. Sơ đồ phân rã của ba đồng vị phóng xạ tự nhiên của uranium và thorium được trình bày trong các sơ đồ 1.1, 1.2 và 1.3.