臭氧对水中的着色有机物具有氧化脱色作用，微量的臭氧也能收到良好效果，高柳等对脱色效果进行了实验。大部分天然地表水所以出现色度，是因为水中存在着带色的腐殖酸，这些物质都是高分子，多官能含氮的环状结构化合物。臭氧对于腐殖酸溶液的脱色作用（约 70% ）与氧化破坏作用无关，因为在这种情况下，碳转换为碳酸气不超过 30% 。臭氧开始反应时煤气羟基和侧链被氧化成羰基化合物，碳酸气和挥发酸。这时所观察到的脱色过程大致可解释为，酚的羟基被氧化为相应的醌。进一步的臭氧氧化反应使起其分子在与芳香核的连接桥处断裂并生成起较弱色染色作用的白腐酸。在大剂量投加臭氧情况下，通过生成草酸的过程而发生环的破坏，从而强化了脱色的过程。
臭氧在水中除臭极为有效。水中的臭气物质除了工业污染引起以外，还可有微生物引起土臭，霉臭，藻臭等。据微生物研究，水中的好气性放线菌而生成霉臭；由于放线菌产生抗生物质使细菌死亡而发臭。研究结果证明，发出土臭的物质是水中微生物的代谢物质，取名为 geosmin(C12H18O2 ), 发出霉臭的化合物称为 mucidune(C12H18O2) 传统的泳池臭氧消毒法认为臭氧有一定的毒性，所以要求在臭氧进入泳池之前将水池中的臭氧全部祛除，以防止臭氧对人体产生危害。
我们知道，质的毒性是与浓度有关的。臭氧在空气中的浓度大于0.1mg/l时能对人体呼吸器官产生刺激，在这个浓度以下，对人体影响不大。
实际测试表明，当臭氧投加量1.0mg/l时，池中臭氧浓度*高不会超过0.1mg/l。有资料指出，游泳池水的臭氧浓度在0.15mg/l以下时，对人体无害，实际情况也是如此。需要强调指出的是，毒理学试验表明，在相同剂量下，臭氧的毒性低于氯，如果说臭氧在此浓度下对人有害,那么,氯对人体的危害更大。