相對(duì)于化學(xué)消毒劑的應(yīng)用，其殺毒滅菌機(jī)理的研究則相對(duì)比較落后，各種化學(xué)消毒劑究竟是如何作用于微生物并使之被殺滅，一直是困擾人們的謎題，且成為限制消毒劑更廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要因素。另外，在對(duì)消毒劑消殺效果的評(píng)價(jià)方面，一直存在一些爭(zhēng)議，比如能否用PCR檢測(cè)消殺后微生物（尤其是病毒）的核酸，以此做為判定其是否被殺滅的依據(jù)。這些問(wèn)題的存在，從一定角度上講，也是消殺機(jī)理不明造成的。由此可見(jiàn)，化學(xué)消毒劑的使用若要在現(xiàn)有狀態(tài)下有所突破，消毒劑的消殺機(jī)理是亟待解決的問(wèn)題，也只有在了解消毒劑的作用原理的前提下，我們才有可能更有針對(duì)性地對(duì)現(xiàn)有消毒劑進(jìn)行改進(jìn)，或是開(kāi)發(fā)出針對(duì)某種危害大、現(xiàn)階段難于殺滅的微生物的專(zhuān)一消毒劑，造福于人類(lèi)。另外，消殺機(jī)理的研究結(jié)果也可以為建立一個(gè)科學(xué)有效的消毒劑效果評(píng)價(jià)技術(shù)提供有價(jià)值的依據(jù)，對(duì)我國(guó)制定相關(guān)政策、標(biāo)準(zhǔn)具有實(shí)際意義。
隨著二氧化氯越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，人們也開(kāi)始迫切需要了解其作用的詳細(xì)機(jī)理，國(guó)外自二十世紀(jì)中期即開(kāi)始陸續(xù)有此方面的報(bào)道，但多局限于形態(tài)及動(dòng)力學(xué)的研究。其后隨著生物學(xué)研究手段的發(fā)展不斷有所突破，取得了一些成果。但是迄今為止，關(guān)于二氧化氯消毒作用機(jī)理，尚存在較大爭(zhēng)議。Benarde等采用快速消毒取樣法，結(jié)合分光光度法和同位素示蹤法觀察了二氧化氯對(duì)大腸桿菌的細(xì)胞壁和蛋白質(zhì)合成的影響后指出，用二氧化氯處理細(xì)菌后其細(xì)胞內(nèi)容物（蛋白質(zhì)和核酸）沒(méi)有滲漏出來(lái)，說(shuō)明消毒劑沒(méi)有破壞細(xì)胞壁的完整性，而細(xì)胞合成蛋白質(zhì)的過(guò)程卻明顯抑制，并且受抑制程度與二氧化氯的投加量對(duì)應(yīng)。Benarde還發(fā)現(xiàn)，二氧化氯對(duì)組氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、精氨酸、亮氨酸、脯氨酸的紙上層析行為沒(méi)有明顯影響，因此認(rèn)為二氧化氯與游離氨基酸之間沒(méi)有作用；但NossC. I.卻發(fā)現(xiàn)二氧化氯能降解噬菌體f2衣殼蛋白上的酪氨酸、半胱氨酸和色氨酸。
由此看來(lái)，二氧化氯與氨基酸是有相互作用的，但是這種作用具有某種選擇性。Berg J. D等發(fā)現(xiàn)二氧化氯不能導(dǎo)致大腸桿菌細(xì)胞的大分子漏出，但能改變細(xì)胞膜的通透性而導(dǎo)致K＋泄漏，而陳春田等認(rèn)為經(jīng)二氧化氯作用的枯草桿菌黑色變種芽孢保護(hù)性屏障和大腸桿菌細(xì)胞壁受損，通透性發(fā)生變化，核心物質(zhì)漏出。Roller S. D.等試圖通過(guò)對(duì)二氧化氯作用后細(xì)菌脫氫酶、蛋白質(zhì)合成及病毒核酸的感染性等方面的研究來(lái)闡述其作用機(jī)理，試驗(yàn)結(jié)果顯示在作用的前5秒內(nèi)，所有的脫氫酶活性均被抑制，但此時(shí)相當(dāng)多的細(xì)菌仍可存活；蛋白質(zhì)合成部分被抑制，且抑制程度與作用濃度存在一定關(guān)系；而病毒DNA在消殺后其轉(zhuǎn)化活性不受影響，即使用二氧化氯作用于裸露的病毒DNA，對(duì)其轉(zhuǎn)化活性亦無(wú)明顯影響。
據(jù)此他推斷二氧化氯對(duì)細(xì)菌細(xì)胞的最初作用不在研究的這三個(gè)方面，而是在其它地方。Alvarez M. E.等以脊髓灰質(zhì)炎病毒為研究對(duì)象，對(duì)比了二氧化氯和碘這兩種消毒劑在作用機(jī)理方面的不同，認(rèn)為不同于碘的通過(guò)干擾病毒吸附、進(jìn)入及脫殼來(lái)滅活病毒，二氧化氯是通過(guò)作用于病毒的RNA而使其失活；劉雪林等報(bào)告認(rèn)為，二氧化氯對(duì)大腸桿菌ATP酶的破壞和使脂質(zhì)過(guò)氧化，是大腸桿菌死亡的重要原因。也有報(bào)道，二氧化氯作用于細(xì)胞內(nèi)含巰基的酶。另有報(bào)道，二氧化氯有很強(qiáng)的氧化分解能力導(dǎo)致氨基酸鏈斷裂，蛋白質(zhì)失去功能，從而使微生物死亡。它的作用既不是蛋白質(zhì)變性作用，也不是氯化，而是強(qiáng)大的氧化作用，這種氧化作用比氯化作用至少?gòu)?qiáng)2.5倍。
綜上所述，相對(duì)于二氧化氯日益廣泛的應(yīng)用與對(duì)其殺滅微生物效果的研究，殺菌機(jī)理的研究相對(duì)落后，所做工作不多，且目前對(duì)于二氧化氯使微生物致死的主要靶點(diǎn)還沒(méi)形成一致的看法。較多研究者認(rèn)可二氧化氯能干擾細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成的觀點(diǎn)，但現(xiàn)在缺乏這方面更深入細(xì)致的研究，無(wú)法確定其究竟是在蛋白合成那個(gè)環(huán)節(jié)上起作用；二氧化氯是否導(dǎo)致大分子物質(zhì)泄漏？不同的研究者給出的結(jié)果往往相互矛盾；二氧化氯與核酸的作用在致死過(guò)程中的重要性如何？迄今為止研究二氧化氯與核酸相互作用的實(shí)驗(yàn)多以病毒為模型，但細(xì)菌與病毒結(jié)構(gòu)相比畢竟更為復(fù)雜，以病毒實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來(lái)推測(cè)二氧化氯與細(xì)菌的作用機(jī)理難免導(dǎo)致偏差，二氧化氯對(duì)于細(xì)菌DNA直接作用以及消殺后細(xì)菌總DNA的變化至今尚無(wú)報(bào)道；也沒(méi)有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明究竟二氧化氯是通過(guò)與細(xì)胞外膜蛋白相互作用使細(xì)菌致死還是進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部起作用。國(guó)內(nèi)雖然有人做了二氧化氯對(duì)大腸桿菌ATP酶的破壞，但對(duì)于濾液中是否有ATP的漏出目前尚無(wú)報(bào)道。微生物屏障功能的破壞究竟是二氧化氯殺菌的關(guān)鍵還是繼發(fā)現(xiàn)象，這些都有待進(jìn)一步進(jìn)行深入的研究。