Вблизи берегов Новой Земли на шельфе Баренцева и Карского морей проводились надводные и подводные ядерные испытания. Несколько атомных бомб мощностью 20–25 Мт было взорвано к западу и востоку от пролива Маточкин Шар. Юго-западнее Северного острова была произведена серия из десяти ядерных взрывов в открытом море во второй половине 1961 и 1962 гг. 27 сентября 1962 г. на юге Новоземельского мелководья был произведен атомный взрыв мощностью 30 Мт. Взрыв произведен на акватории с глубинами 120–230 м на удалении 90 м от побережья. Здесь господствовали течения в сторону моря (северо-восток), в сторону тех мест, где обитала крупная популяция сайки. Сайка является главной кормовой рыбой морских птиц, а также млекопитающих и донных рыб. Врезультате проведенных ядерных испытаний в донных отложениях и бентосных организмах в этом месте сохранился высокий уровень радиоактивных веществ.

В настоящее время в тех местах, где до 1963 г. проводились наземные ядерные взрывы, отчуждены санитарные зоны, площадь которых составляет десятки тысяч квадратных километров. Там уровень ионизирующего излучения достигает одной тысячной рентгена. Во время испытаний этот уровень был намного выше.

Когда ядерные взрывы проводятся в атмосфере, то в окружающий воздух и на поверхность океана выпадает большое количество радионуклидов. Их состав существенно отличается от того, который характерен для радиоактивных отходов атомного производства. Эти радионуклиды представляют собой продукты деления, а также часть неразделившегося ядерного топлива и продукты активации нейтронами деления ядер атомов и молекул атмосферных газов, грунта и биоты. Было оценено, что взрыв мощностью в 1Мт, который основан на делении тяжелых ядер, дает 3,710¹⁵ Бк стронция-90 и 6,210¹⁵ Бк цезия-137. В том случае, если ядерным топливом служит плутоний, после взрыва мощностью 10 кг в окружающую среду поступает около 110¹⁴ Бк плутония-239. Период полураспада плутония-239 составляет 24 тысячи лет. Поэтому после распада наиболее долгоживущих продуктов деления стронция-90 и цезия-137 плутоний-239 становится основным компонентом радиоактивного загрязнения окружающей среды. К моменту, когда был заключен мораторий на испытания ядерного оружия, радиоактивность по плутонию-239 в природе составила 2,510¹⁶ Бк. Половина этого количества в окружающую среду поступила до 1972 г.

Измерения показали, что сразу после ядерных испытаний на Новой Земле в 1961–1962 гг. в северных регионах страны уровни радиоактивных выпадений увеличились в сотни, тысячи раз по сравнению с 1960 г. По суммарной бета-активности наибольшая плотность радиоактивных осадков наблюдалась в 1962 г. в Амдерме. Она более чем в десять тысяч раз превышала фоновые значения, которые наблюдаются там сегодня.

Что касается концентрации короткоживущих радионуклидов, то в результате ядерных взрывов, а также аварий на АЭС, она намного превышает среднемесячные и среднегодовые уровни радиации. Несколько меньше концентрация долгоживущих радионуклидов. Часть радиоактивных веществ выпадает вблизи места испытания. Часть долгоживущих изотопов задерживается в нижнем слое атмосферы (в тропосфере). Эти изотопы струями воздуха переносятся на большие расстояния. Струи воздуха движутся в направлении восток — запад (по широте). Двигаясь таким путем, радиоактивное облако в течение 8—12 дней огибает целиком Землю. Оно может совершать несколько оборотов вокруг Земли, поскольку находится в атмосфере в среднем около одного месяца.