放射性元素的主要危害对象是生命机体，如果辐射剂量超过允许值，就要造成人体和动物身体很多病变：疲劳、虚弱、恶心、眼病、毛发脱落、斑疹性皮炎、早衰和不育等。辐射（尤其是进入体内的放射性物质）还能引起恶性肿瘤，发生肿瘤的器官主要是皮肤、骨胳、肺、卵巢和造血器官。
放射性辐射作用于机体有两种方式，一种为射线直接作用于机体的分子，如脱氧核糖核酸，使之电离或激发而产生损伤。DNA是一切细胞的基本遗传物质，它的受损将导致细胞生命过程混乱，即发生"突变"。
这种基因突变使细胞不能生存下去，或者细胞虽然能生存，但难以进行分裂，从而失去生殖能力，导致细胞死亡。辐射的危害还表现为细胞变异，即携带有基因突变的细胞仍继续生存并进行分裂，但细胞往往变得具有肿瘤（癌）细胞的性质，称为恶性转化，这便是辐射的致癌作用。
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