臭氧在化学性质上主要呈现强氧化性，氧化能力仅次于氟、·OH和O(原子氧)，其氧化能力是单质氯的1.52倍。在水溶液中，臭氧与抗生素分子的反应机理主要有臭氧直接氧化和自由基间接氧化反应两种。

臭氧与水中有机污染物之间的直接氧化反应,可以分两种方式:

(1)亲电取代反应。亲电取代反应主要发生在分子结构中电子云密度较大的位置。在带有—OH、—CH3、—NH2等取代苯基结构的抗生素中，苯环中邻、对位上碳原子的电子云密度较大，这些位置上的碳原子易与臭氧发生亲电取代反应。

(2)偶极加成反应。由于臭氧分子具有偶极结构( 偶极距约为0.55D)，所以臭氧分子与含不饱和键的抗生素分子相互作用时，可进行偶极加成反应。一般而言，臭氧的直接氧化反应速率较慢，而且反应具有选择性，所以其降解有机污染物的效率较低。

臭氧可用于污水处理厂和污泥、垃圾处理厂的除臭。