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。离子迁移率大于0.4平方厘米/伏特·秒为小离子，小于0.04平方厘米/伏特·秒为大离子，介于两者之间则为中离子。接近分子大小的荷电原子团或分子团，都属于小的空气离子。这些小的空气离子具有高的运动速度，在大气中互相碰撞，又不断聚集，形成大离子或中离子。

通常，空气中的各种气体分子都很稳定，呈中性，即不带电。然而，由于自然界的 宇宙射线、紫外线以及雷电、风浪、植物等的作用，会导致周围空气电离，形成正、 负离子，一般认为： O2 – （ H2O ） n ，或 OH – （ H2O ） n, 或 CO4 – ( H2O)2[2] 。 但负离子的寿命很短，在清洁的空气中只有几分钟，而在污浊的环境里 仅有几秒钟，甚至更短，负离子没有毒副作用。空气负（正）离子实质上就是带负（ 正）电荷的空气粒子。它是空气中的氧分子结合了自由电子而形成的。科学家在对 空气品质分析过程中 , 发现在森林 , 瀑布 , 高山，草原及海边这些感觉特别清新的 地方含有大量的负 （正） 离子。

只有小离子、或称之为小离子团的才能进入生物体。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，空气分子浓度为2.7×1019个／cm3，其中小离子浓度仅为102～103个/cm3，但它们却以自身微小的粒子、正或负的电荷、高生物活性影响着大气环境的质量，以至整个地球生态平衡。

负离子在不同的环境下存在的“寿命”不等。在洁净空气中，负离子的寿命有几分钟，而在灰尘多的环境中仅有几秒钟。在特定的环境下，小的空气离子在不断产生，又不断衰减，而维持在一定的浓度范围内，正、负离子数字的比例亦维持在一个平衡常数。

根据国外某文献资料报告，二十世纪初期，地球大气中正负离子的比例为 1：1.2 ，而现代地球大气中正负离子的比例为 1.2：1。仅仅相隔一个世纪，地球大气的正负离子平衡状态发生了逆转的变化，现在的我们的生存环境已经被浓厚的正离子团团围住。我们必须在现代社会活动中遏制和预防正离子的发生量，采取积极有效的措施增加大气环境中的负离子的比例，使我们人类赖以生存的环境条件得到改善。