羟基自由基（·OH）是一种具有极强氧化能力的活性氧物种，其氧化还原电位高达2.8V，能够无选择性地攻击大多数有机污染物的化学键。在灭菌过程中，羟基自由基通过破坏微生物细胞膜结构、氧化细胞内蛋白质和核酸等生物大分子，导致微生物失活。对于有机污染物的降解，羟基自由基主要通过电子转移、氢提取和加成反应等途径将大分子有机物分解为小分子中间产物，最终矿化为CO₂、H₂O和无机盐。该自由基的短寿命（纳秒级）特性要求其在原位持续生成，常见产生方式包括光催化、电催化、Fenton及类Fenton反应等。研究其反应动力学和降解路径对优化高级氧化工艺具有重要意义。