臭氧能破坏或分解细菌的细胞壁，迅速扩散透入细胞里，氧化破坏了细胞内的酶而杀死病原菌。
臭氧在水中分解的中间产物氢氧基（OH-）具有很强的氧化性，可以分解一般氧化剂难以破坏的有机物，而且反应完全速度快。臭氧可以对水中的硫化物、氨、氰化物进行降解，进而达到净化的目的。
臭氧为气体消毒剂，其杀菌过程为强氧化作用，使微生物细胞中的多种成分产生反应，从而发生不可逆转的变化而死亡。
臭氧灭活病毒，是臭氧直接破坏核糖核酸或脱氧核糖核酸。臭氧杀灭细菌霉菌类微生物是臭氧首先破坏细胞膜，使膜受损，导致新陈代谢障碍并抑制其生长，臭氧继续渗透破坏膜内组织，直至杀死。湿度增高，提高灭菌率，是由于高湿度下细胞膜膨胀变薄其组织容易被臭氧破坏。
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