臭氧具有極強的氧化性，被世界公認是一種廣譜高效殺菌劑，它在水中的氧化還原電位為2.07V，僅次于氟（2.5V）,其氧化能力高于氯（1.36V）和二氧化氯（1.5V）。其氧化能力高于氯一倍，殺菌比氯快600-3000倍,比紫外線快3000倍，它能破壞分解細菌的細胞壁，很快地擴散透進細胞內，氧化分解細菌內部氧化葡萄糖所必須的葡萄糖氧化酶等，也可以直接與細菌、病毒發生作用，破壞細胞、核糖核酸（RNA），分解脫氧核糖核酸（DNA）、RNA、蛋白質、脂質類和多糖等大分子聚合物，使細菌的代謝和繁殖過程遭到破壞。細菌被臭氧殺死是由細胞膜的斷裂所致，這一過程被稱為細胞消散，是由于細胞質在水中被粉碎引起的，在消散的條件下細胞不可能再生。
應當指出，與次氯酸類消毒劑不同，臭氧的殺菌能力不受PH值變化和氨的影響，其殺菌能力比氯大600-3000倍，它的滅菌、消毒作用幾乎是瞬時發生的，在水中臭氧濃度達到0.3-2mg/L時，0.5-1min內就可以致死細菌。達到相同滅菌效果所需臭氧水藥劑量僅是氯的0.0048%。常見的大腸桿菌、糞鏈球菌、綠膿桿菌、金黃葡萄球菌、霉菌等，在臭氧的環境中15分鐘，其殺滅率可達到99%以上。
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