臭氧以其强氧化性成为了许多生产用水消毒的消毒剂，因为臭氧一经溶解在水里，会出现下列两种反应：一种是直接氧化，它是较缓慢的且有明显选择性的反应；另一种则是在水中羟基，过氧化氢、有机物、腐植质和高浓度的氢氧根诱发下自行分解成羟基自由基，间接地氧化有机物、微生物或氨等。后一种反应相当快，且没有选择性，另外还能将重碳酸根氧化成重碳酸和碳酸。这两种反应中后一种反应更强烈，氧化能力更强，在生产用水消毒中应用更多。
由于氢氧根和有机物等能诱发臭氧自行分解成羟基自由基，所以低PH条件下有利于臭氧直接氧化反应，而高PH值和有机物含一高的条件下则有利于羟基自由基的间接氧化反应。
臭氧的自行分解率在很大程度上取决下PH值、温度、UV值、臭氧浓度以及水中存在的其它可去除物。其分解速率可由余臭氧的含量来间接表示 。由于重碳酸盐和碳酸盐（尤其是碳酸盐）具有较强的缓冲性能，因此在低PH和高缓冲性能的余臭氧可维持较长时间。
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