大気の組成比から、最初にできる正イオンは N₂⁺, O₂⁺ であり、その後の反応により、H₃O⁺(H₂O)ₙ, NH₄⁺(H₂O)ₙ などが生成される。一方、最初にできる負イオンは O₂⁻ であり、その後の反応により、O₂⁻(H₂O)ₙ, CO₃⁻(H₂O)ₙ, NO₂⁻(H₂O)ₙ, CO₄⁻(H₂O)ₙ, NO₃⁻(H₂O)ₙ, HSO₄⁻(H₂SO₄)ₘ(H₂O)ₙ などとなり、最もよく観察される自然の負イオンは NO₃⁻(HNO₃)ₘ(H₂O)ₙ である。
大気イオン研究を行う上で最も強力な方法が、質量分析法である。1983年にEiseleらは大気イオン測定用質量分析計を開発した。これは、自然環境での大気イオンや人工的な電離で発生させた大気イオンの組成を同定することができる。2001年にはNagatoがドリフトチューブ型イオン移動度/質量分析装置を開発した。ドリフトチューブ法による移動度スペクトル測定装置と質量分析装置を合わせたもので、移動度スペクトルに現れるピークに対応する大気イオンの組成を同定することができる。
上述のゲルジェン法において、臨界移動度を変化させて測定することにより、移動度スペクトル（移動度に対する大気イオン濃度の分布。移動度分布とも言う）が得られる。別の測定法としては、ドリフトチューブ法がある。箱内（イオン化領域）において、放射線源あるいはコロナ放電で発生させた大気イオンを一様電界の領域（ドリフト領域）に短時間（数）だけ拡散させ、大気イオンがこの領域を移動するのに要した時間分布を測定することにより、正イオンあるいは負イオンの移動度スペクトル（移動度に対する大気イオンの強度の分布）が得られる。移動度から、大気イオンの粒子径や質量を推定することができる。また、移動度スペクトルの形から、大気がどのような移動度を持つ大気イオンから構成されているかを知ることができるが、イオン組成を決めることは困難である。
大気イオンの濃度は、ゲルジェン法（ゲルディエン法）により測定される。ゲルジェンコンデンサと呼ばれる二重同心円筒は、内筒が接地され、外筒に電圧（正イオン測定時は正電圧、負イオン測定時は負電圧）が印加されている。円筒の長軸方向に空気の流れを与えると、内筒と外筒の間の空間に大気イオンが流れ込み、設定された移動度（臨界移動度）以上の移動度を持つ大気イオンが電界を移動して内筒に捕捉され、電流が発生する。この電流の測定値から、大気イオンの濃度が計算される。小イオンの濃度を測定する場合、臨界移動度を小イオンの最小移動度（0.7cm²V⁻¹s⁻¹前後）に設定すればよい。
コロナ放電は、電極付近の局所的な空間で大気を電離させ、印加電圧に応じた量の大気イオンを発生させるが、同時にオゾンも発生させる。オゾンは人体に対して主に呼吸器系に障害を与えるため、日本産業衛生学会及びアメリカ職業安全保健法による許容濃度は0.1ppmと定められている。自然大気中のオゾン濃度は、0.001ppm程度である。その他の局所的電離としては、レナード効果がある。レナード効果により帯電した水微粒子が生成されると、その周辺の大気は負イオンが優勢な状態になる。
武射郡内では、7世紀初頭から前半の終末期古墳の造営時期に、大型の方墳である駄ノ塚古墳とともに、木戸川沿いに大型の円墳である山室姫塚古墳が造営されており、この時点で木戸川沿いの芝山古墳群と大堤・蕪木古墳群の勢力と、作田川沿いの胡麻手台古墳群と板附古墳群の勢力がともにある程度の統合をして、木戸川沿いの勢力と作田川沿いの勢力とが武射国造の地位に交互に就いた可能性がある。ただし後述する古代寺院が大堤・蕪木古墳群の近く以外で8世紀初頭に建立されているのが確認されているため、大堤・蕪木古墳群を造営した首長は早い時期に没落したものの、残りの3首長はある程度の勢力を保持し続けた可能性が高い。木戸川と作田川の流域の武射郡では、終末期古墳の築造が終了する7世紀後半から8世紀初頭にかけて武射郡衙と古代寺院が造られた。武射郡衙は作田川下流域にある嶋戸東遺跡であると考えられ、嶋戸東遺跡のすぐ近くからは武射郡を代表する寺院と考えられる「武射寺」との墨書土器が検出された真行寺廃寺が建立され、さらに芝山古墳群、胡麻手台古墳群、板附古墳群の近くにも真行寺廃寺より規模が小さな寺院が建立されたことが知られている。嶋戸東遺跡と真行寺廃寺は、6世紀後半から7世紀にかけて盛んに古墳を造営してきた武射郡内の芝山古墳群、大堤・蕪木古墳群、胡麻手台古墳群そして板附古墳群からともにやや離れた場所に位置しており、古墳時代後期から終末期にかけて力を振るった武射郡内の4大首長が再編成された上で、改めて郡衙と古代寺院を建てる場所を決めた可能性が指摘されている。前方後円墳築造の終了後、大型方墳である駄ノ塚古墳に代表される終末期古墳が築造される時期、ヤマト王権は地方首長たる国造の統合、再編成を進めるようになり、その結果終末期の大型古墳を造営する国造は、前方後円墳を築造していた時期の国造よりもその数が絞られることになった。前方後円墳の築造終了と終末期の方墳や円墳の築造開始は、ヤマト王権の統治システムの大規模な変更を意味する大きな出来事であった。地方首長の統合、再編成はその後も進められ、やがて国造から律令制の郡司へと変化していく。この時代には地方首長の権威の象徴は古墳の築造から寺院の建立へと変わり、古墳の築造そのものが終了していくことになる。