水中臭氧浓度的检测方法有化学分析法（碘量法）、物理化学分析法（比色法）和物理分析法（紫外分光光度法）。
在水中投入臭氧进行消毒或氧化通称臭氧化。臭氧既是消毒剂，又是氧化能力很强的氧化剂，但目前臭氧作为氧化剂以氧化去除水中有机污染物更为广泛。臭氧的氧化作用分直接作用和间接作用两种。臭氧直接与水中物质反应称直接作用，直接氧化作用有选择性且反应较慢；间接作用是指臭氧在水中可分解产生二级氧化剂——氢氧自由基·OH（表示带有未配对电子，故活性极大）。·OH是一种非选择性的强氧化剂，可以使许多有机物彻底降解矿化，且反应速率很快。不过，仅由臭氧产生的氢氧自由基量很少，除非与其他物质配合方可产生较多·OH。有关专家认为，水中·OH及某些有机物是臭氧分解的引发剂或促进剂。臭氧消毒机理实际上仍是氧化作用，臭氧在水中发生氧化还原反应的瞬间，能破坏和分解细菌的细胞壁，迅速地扩散入细胞里，氧化破坏细胞内酶，致死病原体。臭氧的杀菌效果主要取决于水中臭氧含量。当通入水中的臭氧气体浓度越高，水温越低，臭氧在水中的分散程度越高，臭氧与水的混合就越充分，其在水中的浓度就越高，杀菌消毒的效果也就越好。
水中臭氧浓度检测方法大致可分为化学分析法（碘量法）、物理化学分析法（比色法）和物理分析法（紫外分光光度法）三类。
碘量法其原理是强氧化剂臭氧与碘化钾（KI）水溶液反应生成游离碘（I2）。臭氧还原为氧气。反应式为：
游离碘显色，其在水中浓度由低至高呈浅黄至深红色。利用硫代硫酸钠标准溶液滴定，游离碘变为碘化钠（NaI），反应终点为完全褪色。反应式为：
两反应式建立起O3反应量与Na2S2O3消耗量的定量关系，根据消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积可以计算臭氧浓度。
比色法其原理是根据臭氧与二己基对苯二胺（DPD）反应显色或靛蓝染料脱色反应程度来确定臭氧浓度的方法，多用于检查水溶解臭氧浓度。
紫外分光光度法其原理是利用臭氧对254nm波长的紫外线特征吸收的特性，用紫外分光光度计，选择合适长度的吸收池，依据朗伯-比尔定律（Lambert-Beer law）进行定量检测。
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