根据大地测量学和地理物理学国际联盟大气联合委员会采用的理论，空气负离子的分子式是O2-（H2O）n，，或OH-(H2O)n,或CO4-（H2O）n。这里所说具有环保功能的空气负离子主要指前两种小分子负离子。简单的说是指带负电荷的氧离子，无色无味。空气是由无数分子、原子组成的。当空气中的分子或原子失去或获得电子后，便形成带电的粒子，称为离子；带正电荷的叫正离子，带负电荷的叫负离子。负离子是空气中一种带负电荷的气体离子，空气分子在高压或强射线的作用下被电离所产生的自由电子大部分被氧气所获得。

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自然界空气负离子产生有三大机制：

1 、大气受紫外线，宇宙射线，放射物质，雷雨，风暴，土壤和空气放射线等因素的影响发生电离而被释放出的电子很快又和空气中的中性分子结合，而成为负离子，或称为阴离子。

2 、瀑布冲击，细浪推卷暴雨跌失等自然过程中水在重力作用下，高速流动，水分子裂解而产生负离子。

3 、森林的树木，叶枝尖端放电及绿色植物光合作用形成的光电效应，使空气电离而产生的负离子。

负氧离子是怎么形成的

  紫外线，宇宙射线，放射物质（大理石、花岗岩等），土壤（含镭、铀和钍等放射性元素）、空气放射线（从岩石和土壤中逸出）等会不断地释放出α射线、β射线和γ射线，这些放射线具有强的电离作用，能将空气电离，释放出的电子经过地球吸收后再释放出来很快又和空气中的中性分子结合，而形成负离子。

   水的 Lenard 效应,又称喷筒电效应。比如瀑布冲击，细浪推卷暴雨跌失等自然过程中水在重力作用下，高速流动，水分子裂解而产生负离子。

  森林的树木，叶枝尖端放电及绿色植物光合作用形成的光电效应，使空气电离而产生的负离子。

部分地壳岩石能够释放出一定的负离子。

  自然界中空气正、负离子是在不断产生，又不断消失，保持某一动态平衡状态。同时；因地面对于大气电离层形成的静电场，地面为负极，结果空气负离子受地面排斥，空气正离子则受地面吸引，所以，在一般情况下，地表面正离子稍多于负离子，而在高处，空间中的负离子会稍多于正离子。

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