臭氧的化學性質極不穩定，在空氣和水中都會慢慢分解成氧氣，其反應式為 2O3→3O2+285KJ由於分解時放出大量熱量，故當其含量在25%以上時，很容易爆炸。但一般臭氧化空氣臭氧的含量很難超過10%，在臭氧用於飲用水處理的較長歷史過程中，還沒有一例關於臭氧爆炸的事例。
　　含量為1%以下的臭氧，在常溫常壓的空氣中分解半衰期為半小時左右。隨著溫度的升高，分解速度加快，溫度超過100℃時，分解非常劇烈，達到270℃高溫時，可立即轉化為氧氣。
　　臭氧在水中的分解速度比空氣中快很多。在含有雜質的水溶液中臭氧迅速回復到形成它的氧氣。如水中臭氧濃度為6.25×10-5mol/L(3mg/L)時，其半衰期為5~30min，但在純水中分解速度較慢，如在蒸餾水或自來水中的半衰期大約是20min（20℃），然而在二次蒸餾水中，經過85min後臭氧分解隻有10%，若水溫接近0℃時，臭氧會變得更加穩定。
　　臭氧在水中的分解速度隨水溫和PH值的提高而加快，為瞭提高臭氧利用率，水處理過程中要求臭氧分解得慢一些，而為瞭減輕臭氧對環境的污染，則要求處理後尾氣中的臭氧分解得快一些。
　　臭氧的氧化能力臭氧的氧化性極強，其氧化還原電位僅次於F2，在其應用中主要應用這一特性。

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