臭氧對水中的著色有機物具有氧化脫色作用，微量的臭氧也能收到良好效果，高柳等對脫色效果進行了實驗。大部分天然地表水所以出現色度，是因為水中存在著帶色的腐殖酸，這些物質都是高分子，多官能含氮的環狀結構化合物。臭氧對于腐殖酸溶液的脫色作用（約 70% ）與氧化破壞作用無關，因為在這種情況下，碳轉換為碳酸氣不超過 30% 。臭氧開始反應時煤氣羥基和側鏈被氧化成羰基化合物，碳酸氣和揮發酸。這時所觀察到的脫色過程大致可解釋為，酚的羥基被氧化為相應的醌。進一步的臭氧氧化反應使起其分子在與芳香核的連接橋處斷裂并生成起較弱色染色作用的白腐酸。在大劑量投加臭氧情況下，通過生成草酸的過程而發生環的破壞，從而強化了脫色的過程。 
臭氧在水中除臭極為有效。水中的臭氣物質除了工業污染引起以外，還可有微生物引起土臭，霉臭，藻臭等。據微生物研究，水中的好氣性放線菌而生成霉臭；由于放線菌產生抗生物質使細菌死亡而發臭。研究結果證明，發出土臭的物質是水中微生物的代謝物質，取名為 geosmin(C12H18O2 ), 發出霉臭的化合物稱為 mucidune(C12H18O2)   傳統的泳池臭氧消毒法認為臭氧有一定的毒性，所以要求在臭氧進入泳池之前將水池中的臭氧全部祛除，以防止臭氧對人體產生危害。 
我們知道，質的毒性是與濃度有關的。臭氧在空氣中的濃度大于0.1mg/l時能對人體呼吸器官產生刺激，在這個濃度以下，對人體影響不大。 
實際測試表明，當臭氧投加量1.0mg/l時，池中臭氧濃度最高不會超過0.1mg/l。有資料指出，游泳池水的臭氧濃度在0.15mg/l以下時，對人體無害，實際情況也是如此。需要強調指出的是，毒理學試驗表明，在相同劑量下，臭氧的毒性低于氯，如果說臭氧在此濃度下對人有害,那么,氯對人體的危害更大。