تعد معظم الجسيمات المشعة الملاحظة في الغلاف الجوي، ذات منشأ طبيعي، تأتي فعالية هذه المواد نتيجة تأثير الأشعة الكونية على الجزيئات التي تعترضها في الغلاف الجوي، لتشكل نوى مشعة Radionuclides مثل  ⁷Be ,¹⁰Be , ¹⁴C , ³⁹Cl ,³H ,²²Na ,³³P ,³²P من أهم العناصر المشعة الأخرى الموجودة بشكل طبيعي في الغلاف الجوي هو الرادون الغازي Radon والذي ينشأ عن تفكك عنصر الراديوم النادر. من الممكن أن يدخل عنصر الرادون الغازي بأحد نظيريه المشعين، Rn²²²  )نصف عمره 3.8 يوم) و ²²⁰ Rn نصف عمره 54.5 ثانية). ويصدر كلاهما أثناء تفككهما المتسلسل، أشعة ألفا الضارة ومن ثم لتنتهي بالرصاص. إن ناتج التفكك الأولي لعنصر الرادون الغازي هو البولونيوم بشكليه    ²¹⁸ Po و Po²¹⁶، والتي تعد عناصر لاغازية Nongaseous تلتصق بسهولة مع الجسيمات الموجودة في الغلاف الجوي. من أحد أهم المشاكل المتعلقة بالرادون الغازي هي النشاط الإشعاعي الناشئ عن بقايا مناجم اليورانيوم والتي كانت تستخدم في بعض المناطق كمواد مالئة، أو مضافة للتربة الزراعية، أو كأساس للبناء حيث ينشأ عنها الرادون الغازي ضمن المنازل أو المناطق السابقة، نتيجة تفكك عنصر اليورانيوم. لوحظت هذه الظاهرة، بعد انتباه الهيئات الطبية في منطقتي غراند جنشكن، وكولورادو في الولايات المتحدة الأميركية إلى ارتفاع نسب التشوهات الولادية وحالات السرطان ضمن سكان بعض المنشآت التي كان يستخدم كأساس لبنائها بقايا مناجم اليورانيوم، حيث فيما بعد قياس نشاطًا إشعاعياً عالي المستوى   

من أهم المصادر الأخرى لدخول الجسيمات المشعة إلى الغلاف الجوي، هي احتراق الفحم الحجري وأنواع أخرى من الوقود التي ينشأ عنها رماد متطاير الحاوي على بعض النوى ذات نشاط إشعاعي. فمثلاً، من الممكن أن يؤدي عدم وجود مصافي أو جهاز تحكم بالرماد المتطاير في محطات الوقود التي تعتمد على الفحم الحجري إلى دخول مستويات عليا من النوى المشعة والتي قد يصل مستوى تركيزها حتى عدة مئات من ميلي كوري Millicuries في السنة، وهي أكثر بكثير من المستوى الذي تطلقه المحطات التي تعتمد على الطاقة النووية ذاتها.

تصدر عن المحطات النووية عادة (أو المحطات التي تعتمد على الوقود النووي) عدة أنواع من العناصر ذات النشاط الإشعاعي والفعالية الكيميائية، منها غازات Kr ⁸⁵ النادرة وذات النشاط الاشعاعي (نصف عمره 10.3  سنة ) ، ويمكن أن تزال من النفايات النووية، بتفاعلها مع بعض المواد الكميائية، أو إصدار مواد تتصف بنشاطها الإشعاعي وذات نصف عمر قصير والتي من الممكن تأخير إصدارها حتى يزول تأثيرها الإشعاعي.

يمكن ملاحظة كميات كبيرة ومتنوعة من نتائج تفكك العناصر المشعة في الغلاف الجوي، بسبب اختلاف ثوابت تفكك كل عنصر على حدة. كمثال، تعد حادثة تحطم واحتراق مفاعل شرنوبل النووي Chernobyl nuclear reactor في الإتحاد السوفياتي السابق، من أهم الحوادث التي نشأ عنها انتشار واسع لكميات كبيرة من العناصر المشعة إلى المناطق الأوروبية المجاورة. كانت هذه العناصر المشعة على شكل جسيمات منتشرة في الغلاف الجوي.