由于臭氧在水中的不穩定性，分解后產(chǎn)生氧化能力極強（比單原子氧還強）的羥基（OH）和單原子氧等，可有效的殺滅水中的各種細菌和病毒。國外把臭氧視作最為理想的水質(zhì)消毒凈化劑，很多大型水廠(chǎng)普遍采用臭氧來(lái)處理飲用水。
臭氧用于飲水消毒有以下優(yōu)點(diǎn)：
氧化能力強，殺菌效率高，殺菌速度快，臭氧殺滅水中微生物的效率是氯劑的600－3000倍，可以殺滅水中所有的細菌、病毒、芽胞、孢子蟲(chóng)類(lèi)，還能殺滅藻類(lèi)等；
臭氧在水中的作用后，產(chǎn)物是無(wú)毒無(wú)害的氧氣，并且臭氧本身無(wú)永久的殘留性，還能增加水中溶解氧；
有去色、除臭的作用，降低水的渾濁度；
能氧化分解水中的鐵、錳、銀、鈷、懸浮顆粒、有機農藥和洗滌劑等，極大改善水質(zhì)。
水處理中臭氧的投加量要根據水的理化性質(zhì)、污染程度、接觸時(shí)間等設計。對于生活用水和飲用水消毒時(shí)，投加0.1－1mg/L即可，一般水體投加臭氧量0.5-1.5mg/L，接觸5－10分鐘，水中保持剩余臭氧濃度0.1-0.5mg/L。
臭氧也廣泛用于污水處理，由于臭氧的強殺菌能力，國外許多醫院采用臭氧處理污水，并取得了滿(mǎn)意的效果，試驗證明，當醫院排放污水中含有106—108個(gè)細菌/L時(shí)，投加臭氧濃度達10－20mg/L作用10－15分鐘，對細菌繁殖體的殺滅率達99.999％－100％，投加25－30mg/L作用15分鐘，對芽胞的殺滅率也可達99.999％以上。
臭氧用于飲用水、污水消毒的同時(shí)，還可以制成高濃度臭氧消毒水，對蔬菜、瓜果、食品用具、手和其他物品清洗、消毒。使用高濃度臭氧消毒水已經(jīng)成為消毒領(lǐng)域的重點(diǎn)，特別是，在1996年夏季，病原型大腸桿菌0517爆發(fā)性感染事件中，以前使用的次氯酸鈉、乙醇、乙酸等殺菌劑，在長(cháng)期的100－300ppm濃度下，致使大腸菌等革蘭氏陰性菌產(chǎn)生極強的抗藥菌變異，而作用機理完全不同的高濃度臭氧消毒水對此卻十分有效。而在日本的醫療衛生系統，抗青霉素金黃色葡萄球菌感染也成為嚴重的問(wèn)題，使用高濃度臭氧水進(jìn)行醫療人員洗手以及醫療器械消毒的解決辦法受到了重視。
在進(jìn)行臭氧水對醫療部門(mén)相關(guān)微生物的殺菌效果試驗中，對在平時(shí)經(jīng)常性接觸的，也是在醫院感染中重要的微生物作為測試樣本，如細菌：大腸桿菌IFO3301、銅綠色極毛桿菌IFO3445、金黃色葡萄球菌ATCC43300、表皮葡萄球菌IFO12993；病毒：皰疹病毒RF、腺病毒3型、科賽奇病毒B5FAULKNER、艾珂病毒7型WALLACE、流行感冒病毒PR8等，與氯劑消毒水對比，各供試菌在臭氧水濃度4mg/L作用10秒后即可全部殺死，而對照組在30秒后，仍有103mg/L以上的活菌數殘存。對于病毒，其結果由病毒半數組織培養感染量（TCID50）表示，TCID50減少103以上，可認為病毒滅活。在臭氧水4mg/L濃度作用下20秒，皰疹病毒、流行感冒病毒減少TCID50103以上，科賽奇B5病毒、艾珂7型病毒減少TCID50104以上，所以可以確認臭氧水對于醫療、制藥及食品加工領(lǐng)域中引起感染的細菌、病毒具有很好的殺滅作用。
在對醫護人員清洗手指附著(zhù)菌去除，供試菌體為抗青霉素金黃色葡萄球菌，對比組采用消毒用乙醇，MK212。對清洗后排水鑒定殺菌效果和排水二次污染，排水中菌數，對照組104，臭氧水僅為101。證明臭氧水殺菌效果明顯，而且對外界沒(méi)有造成二次細菌污染。
根據醫療器械及醫用材料基礎性生物學(xué)試驗標準：
細胞毒性試驗，對動(dòng)物固體毒性試驗即由人或動(dòng)物細胞進(jìn)行細胞毒性試驗，此次為小鼠成腺細胞，進(jìn)行吉姆薩染色，結果反映，臭氧水無(wú)細胞毒性或微小毒性。
過(guò)敏性試驗，皮膚過(guò)敏性試驗是人在某物質(zhì)反復暴露時(shí)，引起免疫反應障礙，檢查是否引起過(guò)敏癥狀。試驗采用最大值進(jìn)行，臭氧水注射土撥鼠皮內，結果均無(wú)紅斑、浮腫等過(guò)敏癥狀，無(wú)過(guò)敏反應。
眼粘膜刺激性試驗，在用4mg/L臭氧水滴眼時(shí)，無(wú)刺激、結膜，虹膜，角膜均無(wú)損傷，判定無(wú)眼粘膜一次刺激性。
皮膚累積刺激試驗，對新西蘭小白鼠背部皮膚連續在14天內，使用臭氧水擦抹，試驗動(dòng)物在試驗期間行為正常，毛及排泄物均無(wú)變化，皮膚無(wú)紅斑及浮腫，可以認為臭氧水連續使用時(shí)對皮膚無(wú)累積性刺激。
綜上所述，使用臭氧水消毒滅菌，是極其有效和安全的。對于一般細菌，1mg/L臭氧水已經(jīng)足以殺死。而對于病毒的滅活，我們建議應使用高濃度臭氧水。
臭氧水除了對試驗中所使用的供試細菌、病毒，還可以對諸如親脂性病毒和親水性病毒（包括甲肝HAV、乙肝HBV、丙肝HCV以及艾滋病毒HIV），綠膿桿菌，熒光假單胞菌屬，軍團菌屬，產(chǎn)黃桿菌屬，產(chǎn)堿桿菌屬，阿米巴原蟲(chóng)，人致病性真菌（如白色念珠菌屬）等等。
同樣，臭氧水也作為有效的治療手段，用于治療疾病。1902年J·H·Clarke的《醫療實(shí)踐手冊》中記述了臭氧水在治療貧血、糖尿病等疾病中的成功運用。1979年DR George Freibott開(kāi)始使用臭氧治療艾滋病患者。到今天，在德國、法國、意大利、俄羅斯、葡萄牙等歐盟國家臭氧療法已經(jīng)廣泛應用。在應用臭氧水處理產(chǎn)婦產(chǎn)后護理，燒傷病人清洗消毒方面，我國也有初步的研究。而英國皇太后在世時(shí)，之所以長(cháng)壽的秘訣，一個(gè)是隨身不離的熱水袋，再有就是堅持臭氧水注射保健。
在食品生產(chǎn)領(lǐng)域，臭氧水殺菌代替傳統的消毒劑也更顯示出卓越的優(yōu)勢，美國、歐盟等在公共用水和食品加工中已廣泛應用臭氧水。在蔬菜加工中，傳統的消毒滅菌方法是采用高溫殺菌工藝，不僅對蔬菜的色澤、口感、質(zhì)地等造成破壞，而且還消耗大量能源。利用臭氧水作為冷殺菌技術(shù)可避免傳統工藝對蔬菜質(zhì)量的破壞，提高產(chǎn)品附加值，同時(shí)也降低了成本。在相關(guān)試驗中，與二氧化氯對照比較，其蔬菜加工品的衛生指標達到無(wú)菌要求，殺菌效果優(yōu)于二氧化氯水溶液。
在對水產(chǎn)品，如魚(yú)類(lèi)等消毒凈化中，同樣對照氯劑消毒凈化，在儲藏時(shí)間、細菌繁殖率、味道、原生質(zhì)、外表等方面，臭氧水均優(yōu)于氯劑類(lèi)。在采用臭氧海水處理貝類(lèi)，經(jīng)過(guò)處理，貝類(lèi)自身潔凈速度加快，在研究的九個(gè)菌種包括大腸桿菌，假單胞菌屬綠膿桿菌和傷寒屬沙門(mén)氏菌等，總體上比采用氯劑對照組要減少1/100—1/1000。
臭氧水也可以用于制藥行業(yè)、食品加工行業(yè)的管路、生產(chǎn)設備及盛裝容器的浸泡和清洗，從而達到消毒滅菌的目的。采用高濃度臭氧水進(jìn)行浸泡、沖洗，一是管路、設備及盛裝容器表面的細菌、病毒被大量沖淋去除；二是殘留在表面上的未被沖走的細菌、病毒被臭氧殺死，使用簡(jiǎn)單，在醫藥生產(chǎn)和食品加工中不會(huì )產(chǎn)生死角，避免了生產(chǎn)中使用化學(xué)消毒劑帶來(lái)的化學(xué)毒害物質(zhì)的排放和殘留污染等環(huán)境問(wèn)題。
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