大气中的气体分子在电离的情况下会带上正电荷或负电荷，呈离子状态。森林大气中负氧离子产生的主要机理如下所述：
(1)大气中的氧分子受太阳紫外线、宇宙射线、雷电、风暴及空气和山地岩石中放射性元素物质等因素诱导而发生电离，生成负氧离子。
(2)水的喷筒电效应(也叫勒纳德效应)森林中溪涧的跌失、瀑布的冲击等使水滴破碎，水分子裂解失去电子而成为正离子，而周围空气中的氧分子捕获这些电子而成为负氧离子。这种效应被称为喷筒电效应或瀑布效应。水的流速越大，其喷筒电效应越强。
(3)许多植物的茎、皮、叶等器官或组织分化成针状结构，这种曲率较小的针状结构，会发生“尖端放电”作用而诱导产生负氧离子；另外，一些树木和华彩所分泌出的萜烯类和芳香类物质能促使空气店里而产生丰富的负氧离子。
环境专家通过数据监测发现：空气中每立方厘米负离子的含量，城市住宅内仅40~50个，城市上空100~200个，是一种非常不利于人体健康的。并且，近年来由于雾霾天气等因素造成的空气污染现象，更加导致了室内雾霾天气的不断恶化。
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