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许多植物的茎、皮、叶等器官或组织分化成针状结构，着种曲率较小的针状结构，会发生“尖端放电”作用为诱导产生负氧离子;另外，一些树木和花草所分泌出的萜烯类和芳香类物质能促使空气电离产生丰富的负氧离子。

NAI主要是由空气中含氧负离子与若干个水分子结合形成的原子团，根据地理物理学和大地测量学国际联盟的大气联合委员会采用的理论，NAI就是O2-（H2O）n，或OH-（H2O）n，CO4（H2O）2，是带负电荷单个气体分子以及其轻离子团的总称。由于氧分子比CO2，N2等分子更具有亲电性，因此氧分子会优先获得电子形成负离子，所以NAI主要由负氧离子组成，故常被称为空气负氧离子。

生成NAI可以分为以下两种方式：一种是自然生成，电离大气分子需要能量，如宇宙射线和紫外线辐射，静电力，光照，光合作用，照明激发，直接导致中性气体分子的初始电离。

一般来说，从气体电离所需的能源来看，有6种自然能源，包括宇宙射线，紫外线辐射和光电发射，岩石和土壤中放射性元素释放的射线，瀑布冲击和摩擦，照明激发和风暴，光合作用。

只有氧和二氧化碳对电子有亲和力，但氧含量是二氧化碳的700倍，所以大量的自由电子被氧携带与水分子结合形成负氧离子。