负离子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，因而，常常把空气负离子统称为“负氧离子”。
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。
负离子的发现：
负离子发现与应用最早可追溯到十九世纪，第一个国际学术会上证明负离子对人体有功效的是德国物理学家菲利浦莱昂纳博士，他认为地球自然环境对人类健康有益的负离子最多的地方是瀑布周围。
负离子的作用：
负离子是一种对人体健康非常有益的远红外辐射材料，适宜人体吸收的远红外线最佳波长为9.6μm，而负离子矿物晶体辐射远红外线的波长在2-18μm范围内，且辐射功率发射密度为0.04w/cm2略高，以上数据可充分证实，负离子矿物晶体辐射的远红外线与人体协调很好，可被人体全部吸收。对于每个正负离子而言，它的寿命是短暂的，一般只存在几十分钟。空气中负离子的多少，受地理条件特殊性影响而含量不同。公园、郊区田野、海滨、湖泊、瀑布附近和森林中含量较多。
因此，当人们进入上述场地的时候，头脑清新，呼吸舒畅和爽快。进入吵杂拥挤的人群，或进入空调房内，则使人感觉闷热、呼吸不畅等。一般而言，人每天需要约130亿个负离子，而我们的居室，办公室，娱乐场所等环境，只能提供约1——20亿个。这种供求之间的巨大反差，往往容易导致肺炎，气管炎的呼吸疾病。集中采暖以及冷气设备的空调系统，负离子常被驱除。合成纤维、地毯带有正电荷易吸收负离子。钢筋、纤维板都吸收负离子。
空气负离子能还原来自大气的污染物质、氮氧化物、香烟等产生的活性氧(氧自由基)、减少过多活性氧对人体的危害;中和带正电的空气飘尘无电荷后沉降，使空气得到净化。
负离子不仅能促成人体合成和储存维生素，强化和激活人体的生理活动，因此它又被称为"空气维生素",认为它像食物的维生素一样，对人体及其他生物的生命活动有着十分重要的影响，如雷雨过后，空气的负离子增多，人们感到心情舒畅。而在空调房间，因空气中负离子经过一系列空调净化处理和漫长通风管道后几乎全部消失，人们在其中长期停留会感到胸闷、头晕、乏力、工作效率和健康状况下降，被称之为“空调综合症”。在医学界，负离子被确认是具有杀灭病菌及净化空气的有效手段。其机理主要在于负离子与细菌结合后，使细菌产生结构的改变或能量的转移，导致细菌死亡，最终降沉于地面。医学研究表明，空气中带负电的微粒使血中含氧量增加，有利于血氧输送、吸收和利用，具有促进人体新陈代谢，提高人体免疫能力，增强人体肌能，调节肌体功能平衡的作用。据考证，负离子对人体7个系统，近30多种疾病具有抑制、缓解和辅助治疗作用，尤其对人体的保健作用更为明显。
负离子在医学界被称为是“空气维生素”其主要的作用表现在：
1、是对神经系统的影响。可使大脑皮层功能及脑力活动加强，精神振奋，工作效益提高，能使睡眠质量得到改善。负离子还可使脑组织的氧化过程力度加强，使脑组织获得更多的氧。
2、是对心血管系统的影响。据学者观察，负离子有明显扩张血管的作用，可解除动脉血管痉挛，达到降低血压的目的，负离子对于改善心脏功能和改善心肌营养也大有好处，有利于高血压和心脑血管疾患病人的病情恢复。
3、是对血液系统的影响。研究证实，负离子有使血液凝聚流速变慢、延长凝血时间的作用，能使血中含氧量增加，有利于血氧输送、吸收和利用。
4、负离子对呼吸系统的影响最明显。这是因为负离子是通过呼吸道进入人体的，它可以提高人的肺活量。有人曾经试验，在玻璃面罩中吸入空气负离子30分钟，可使肺部吸收氧气量增加20%，而排出二氧化碳量可增加14.5%，故负离子有改善和增加肺功能的作用。
除此之外，空气负离子还有镇静、催眠的作用。如果我们每天吸入适量的负离子，持之以恒，对健康大有裨益：使人精力旺盛，消除疲劳和倦怠，提高工作效率。改善睡眠，消除神经衰弱。降低疾病发病率，预防感冒和呼吸道疾病。改善心、脑血管疾病的症状。在负离子作用下，可使骨骼的兴奋性增加，运动时值降低，有助于运动员提高成绩，特别是对一些需迅速反应的项目，如短跑、游泳等。
大气中离子的含量一般为1立方厘米内含400—700对，离地面愈高，大气中的离子也愈多。空气中离子的多少，还受地理条件、地壤放射性物质的活动、气象(风、雨、雷、湿度、云彩等)和季节等因素的影响，据测定，住房中每1立方厘米空气中的离子含量为25—450对，城市街道上为70—500对，公园里为170—600对，在山顶上为240—1100对，在霸王岭林区可以达到每1立方厘米60000-80000对，是天安门广场600倍以上。
环境负离子浓度(个/cm3)作用：
室内冷暖空调房间0—20引发“空调病”症状
都市住宅封闭区40—50诱发呼吸道疾病、失眠、神经衰弱、过敏性疾病等
街道绿化区100—200诱发生理障碍边缘
都市公园1000—2000维持健康基本需求
郊外、海边5000—50000增强人体免疫力及抗菌力
高山、海边50000—100000杀菌、减少疾病传染
森林、瀑布区100000—500000具有自然痊愈能力负离子粉体负离子与健康
据测试负离子粉体对远红外的发射率为90%以上
目前负离子的检测仪器有如下型号
1美国AIC1000负离子测试仪、空气离子检测仪
2美国AIC2000负离子测试仪、负离子浓度仪、负离子检测仪
3日本ITC-201A负离子测试仪、负离子浓度仪、负离子检测仪
日本201A型负离子测试软件
4日本KEC990空气负离子测试仪、负离子浓度仪、负离子检测仪(100-2000万个)
5日本KEC-900空气负离子测试仪、负离子浓度仪、负离子检测仪(10-200万个)
6日本COM3600综合高机能空气离子测试仪、空气离子检测仪
7日本COM3800综合高机能空气离子测试仪
8日本COM3400综合高机能空气离子测试仪
9日本COM-3010PRO矿石离子测试仪、矿石负离子浓度仪、矿石负离子检测仪
矿石离子测试仪打印机