臭氧（O3）是氧气(O2)的同素异形体，它是一类有着特殊气味的淡蓝色气体。分子结构呈三角形，键角为116°，其密度是氧气的1.5倍，在水中的溶解度是氧气的10倍。臭氧是一类强氧化剂，它在水中的氧化还原电位为2.07V，仅次氟（2.5V），其氧化能力高于氯（1.36V）和二氧化氯（1.5V），能毁坏分解细菌的细胞壁，迅速地扩散透进细胞内，氧化分解细菌内部氧化葡萄糖所必需的葡萄糖氧化酶等，还可以立即与细菌、病毒产生功能，毁坏细胞、核糖核酸（RNA），分解脱氧核糖核酸（DNA）、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌的新陈代谢和繁殖环节遭受毁坏。细菌被臭氧杀死是由细胞膜的破裂而致，这一个环节被称作细胞消散，是因为细胞质在水中被粉碎造成的，在消散的条件下细胞不太可能再生。理应指出，与次氯酸类消毒剂不同，臭氧的杀菌能力不会受到PH值变化和氨的影响，其杀菌能力比氯大600-3000倍，它的灭菌、消毒功能基本上是瞬时产生的，在水中臭氧浓度0.3-2mg/L时，0.5-1min内就可以至死细菌。做到相同灭菌效果（如使大肠杆菌杀灭率达99%）所需臭氧水药剂量仅是氯的0.0048%。
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