空气是由氧、氮、水蒸气、二氧化碳等多种气体组成的气体混合物。在宇宙射线、太阳光线电磁波、岩石和土壤的射线、海浪、瀑布以及各种气象活动所产生的能量作用下，气体分子中某些原子的外层电子会离开轨道，成为自由电子，而游离的自由电子又会与其他中性的分子相结合，使得到多余电子的气体分子呈负电极性，被称为“空气负离子”。
氧气在空气中所占的比例较大，因此空气电离产生的自由电子大部分被氧气分子“捕获”，形成负氧离子，这就是通常所说的“负离子”。
自然界中小的空气离子在宇宙外来射线、地球物质的放射性、雷电、风暴、瀑布、海浪的冲击下不断产生。空气的正、负离子，按其迁移率大小可分为大、中、小离子。只有小离子、或称之为小离子团才能进入生物体。而其中的小负氧离子、或称之为小负氧离子团，则有良好的生物活性。在大气环境中，负氧离子以其自身微小粒子的正或负电荷、高生物活性影响著大气环境的品质，以至整个地球生态平衡。
负离子影响环境和健康
空气中正离子多为矿物离子、氮离子等，负离子多为氧离子和水合羟基离子等。正离子会从其他元素的原子夺取稳定的电子，产生氧化作用。反之，负离子会把电子给与其他元素的原子使之性能稳定，产生还原作用。氧化作用会使金属腐蚀、身体老化、食品 ，而还原作用会防止金属的氧化腐蚀、帮助身体元气的恢复、延长食物的保鲜时间。负离子对正离子的中和作用，可以产生除臭、除尘、防腐、抗菌、保鲜、烟雾和甲醛的分解、空气净化的效果。
小的负氧离子被吸入人体后，能调节神经中枢的兴奋状态，改善肺的换气功能，改善血液回圈，促进新陈代谢、增强免疫系统能力、使人精神振奋、提高工作效率等等。它还对高血压、气喘、流感、失眠、关节炎等许多疾病有一定的治疗作用，所以人称负离子为“空气中的维生素”。
