大氣中天然放射性本底水平的成因主要包括宇宙射線產生的泰然放射性核素、Rn-222與Rn-220及其子體(Bi-214, Pb-214等)。其中宇宙射線產生的天然放射性核素濃度與宇宙射線強度直接相關，太陽活動極大、極小性變化將直接導致宇宙射線強度和能譜變化，使核素濃度浮動25%;季度和日氣象影響通常小于5%;氣象條件中降水可顯著降低天然輻射本底;短壽命核素濃度隨緯度和高度變化較為明顯，較長壽命和長壽命核素隨時間變化較為明顯。
鈾、鐳、針是空氣中原生天然放射性核素構成的一方面，其濃度取決于土壤中放射性核素濃度以及土壤再懸浮因子;氧及其短壽命子體是構成另一方面，空氣中氧主要源于土壤和巖石中的鐳，海水、地下水、天然氣、火山氣等也有小份額貢獻，氧在地層中漂移和逸出率與地層結構、含水量和氣象條件等許多因素相關。
從美國資料顯示，空氣中氧濃度最大值常出現在晚夏或秋季，最小或較小值期為春季，浮動幅度最大可達4倍;太陽上升則濃度下降，太陽西落則濃度上升，日變化幅度2-v 5倍，年平均濃度變化很小;氧濃度隨距地表相對高度增加而減小，氧濃度減小1/2的高度約700m。