В экосистемы поступление радионуклидов происходит двумя основными путями — с атмосферными выпадениями и в результате сброса отходов.
Поступив в атмосферу, радионуклиды могут быстро распространяться и затем выпадать на очень большом расстоянии от места выброса. Например, радиоактивные продукты китайского взрыва достигли Японии через 1—3 сут., США — через 3—6 сут. (Панин, 2002).
Из атмосферы радионуклиды удаляются с атмосферными осадками (эпизодически) и сухим выпадением (непрерывно). При выпадениях происходит очищение атмосферы, но и загрязнение подстилающей поверхности, в первую очередь почвы и растительного покрова наземных экосистем, а также водоемов. Попадая на поверхность почвы, радионуклиды включаются в биогеохимические процессы, протекающие в экосистемах. Как и в случаях с другими загрязняющими веществами, почва служит основным депо для радионуклидов.
Из почвы радионуклиды путем корневого поглощения поступают в растения (другой путь поступления в растения — аэральный, который значителен в первый период после радиоактивных выпадений или при ветровом загрязнении радиоактивной пылью).
При корневом поглощении накопление растениями радиоактивных элементов в основном определяется прочностью связи радионуклида с твердой фазой почвы (а это зависит как от свойств элемента, так и свойств почвы) и видовыми особенностями растений. Накопление радионуклидов растениями хорошо согласуется с аккумуляцией их стабильных изотопных аналогов.
Перемещение радионуклидов по органам растений также аналогично таковому для их стабильных изотопов.
Аккумуляция растениями основных радионуклидов-загрязнителей — 90Sr и 137Cs при корневом поступлении в растения может различаться для разных видов в 10—30 раз.
Попавшие в организм животных радионуклиды вовлекаются в метаболические процессы, от интенсивности которых в конечном счете зависит накопление радиоактивных элементов в продукции животноводства.
Поступление радионуклидов в водные экосистемы может осуществляться не только за счет атмосферных выпадений и сброса жидких (и твердых) отходов, но и за счет твердого и жидкого поверхностного и подземного стока с загрязненных территорий. Распределение радионуклидов между жидкой и твердой фазами в водоемах происходит главным образом в зависимости от химических свойств радиоактивных элементов и физико-химических условий водной среды (в формировании которых принимает участие и биота). В истинно растворенном состоянии могут находиться радионуклиды стронция, цезия (гидратированные ионы), технеция, трития, углерода (в разнообразных органических и неорганических формах), йода.
В загрязнении гидробионтов играют роль не только радионуклиды, присутствующие в растворе. Например, концентрация l37Cs в озерных рыбах на территории Швеции и Норвегии после Чернобыльской аварии тесно коррелировала с содержанием радионуклида в донных отложениях. При этом было зафиксировано сначала загрязнение бентосных рыб, а затем и хищных (Титаева, 2000).