空氣是由氧、氮、水蒸氣、二氧化碳等多種氣體組成的氣體混合物。在宇宙射線、太陽光線電磁波、岩石和土壤的射線、海浪、瀑布以及各種氣象活動所產生的能量作用下，氣體分子中某些原子的外層電子會離開軌道，成為自由電子，而游離的自由電子又會與其他中性的分子相結合，使得到多餘電子的氣體分子呈負電極性，被稱為“空氣負離子”。
氧氣在空氣中所占的比例較大，因此空氣電離產生的自由電子大部分被氧氣分子“捕獲”，形成負氧離子，這就是通常所說的“負離子”。
自然界中小的空氣離子在宇宙外來射線、地球物質的放射性、雷電、風暴、瀑布、海浪的衝擊下不斷產生。空氣的正、負離子，按其遷移率大小可分為大、中、小離子。只有小離子、或稱之為小離子團才能進入生物體。而其中的小負氧離子、或稱之為小負氧離子團，則有良好的生物活性。在大氣環境中，負氧離子以其自身微小粒子的正或負電荷、高生物活性影響著大氣環境的品質，以至整個地球生態平衡。
負離子影響環境和健康
空氣中正離子多為礦物離子、氮離子等，負離子多為氧離子和水合羥基離子等。正離子會從其他元素的原子奪取穩定的電子，產生氧化作用。反之，負離子會把電子給與其他元素的原子使之性能穩定，產生還原作用。氧化作用會使金屬腐蝕、身體老化、食品腐敗，而還原作用會防止金屬的氧化腐蝕、幫助身體元氣的恢復、延長食物的保鮮時間。負離子對正離子的中和作用，可以產生除臭、除塵、防腐、抗菌、保鮮、煙霧和甲醛的分解、空氣淨化的效果。
小的負氧離子被吸入人體後，能調節神經中樞的興奮狀態，改善肺的換氣功能，改善血液迴圈，促進新陳代謝、增強免疫系統能力、使人精神振奮、提高工作效率等等。它還對高血壓、氣喘、流感、失眠、關節炎等許多疾病有一定的治療作用，所以人稱負離子為“空氣中的維生素”。
