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 、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。
2 、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。
3 、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。