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臭氧易分解，不稳定参比状态下臭氧的半衰期为 22~25 分钟，一个小时的衰退率为 61% ，在 1% 的臭氧水溶液中半衰期约为 16 分钟，且温度越高，湿度越大，半衰期越短。臭氧具有很强的氧化能力。
臭氧水杀灭情况有些不同，其氧化反应有两种，微生物菌体既与溶解水中的臭氧直接反应，又与臭氧分解生成之羟基OH的间接反应，由于羟基OH为氧化性的氧化剂，因此臭氧水的杀菌速度极快。
臭氧杀菌机理以氧化作用破坏微生物膜的结构实现杀菌作用。臭氧作用于细胞膜，使膜构成成份受损伤而导致新陈代谢障碍，臭氧继续渗透穿透膜而破坏膜内脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，导致细胞溶解、死亡。而臭氧灭活病毒则认为氧化作用直接破坏其核糖核酸RNA或脱氧核糖核酸DNA物质而完成的。
食品行业应用臭氧的目的有两个方面：一是杀灭微生物－杀菌消毒；二是氧化分解有机或无机物污染气味－除臭净化 。两方面的应用基础均依赖于O3的强氧化性能和不稳定易分解的特性 。臭氧去除异味性能。依靠其氧化性能可快速分解产生臭味及其他气味的有机或无机物质。臭味的主要成分是胺R3N、硫化氢H2S、甲硫醇CH3SH等。臭氧对其氧化分解，生成物没有气味。
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