二氧化氯消毒虽然不会产生THMS、HAAS等卤代致癌物，但作为一种强氧化剂参与氧化反应同样会有副产物的产生。二氧化氯消毒副产物可以分为两类，一类是被其氧化而生成的有机副产物；另一类是二氧化氯本身被还原而生成的无机副产物。

 ClO₂自身被还原产生的无机物包括亚氯酸盐和氯酸盐。二氧化氯溶液的主要成分为ClO₂和ClO₂^-，经ClO₂消毒的饮用水中ClO₂^-的含量一般为加入量的50%～70%，且大部分以ClO₂^-形式稳定存在。ClO₃^-的含量较少，只有在酸性较强或见光分解时会出现一定量的ClO₃^-，且在水溶液中ClO₃^-又可转换成ClO₂^-。

    对二氧化氯消毒的有机副产物的研究较少，大部分的有机副产物的毒理学意义尚未弄清。需明确的一点是：只有含有活性官能团（功能基）或还原性氢的有机物才能被二氧化氯氧化。类似羟基、醛基、酚基等含氧的官能团，根据它们的位置和投加的二氧化氯的剂量，大多数被氧化成酮、醛或羰基类的物质。近年来报道的相关研究结果基本上局限在饮用水消毒方面。根据Masschelein的研究，二羧基酸、三羧基酸和二氢咪唑酸都是苯酚被ClO₂氧化后产生的稳定终产物。羧酸和醛类是ClO₂与腐殖物质反应的副产物。Richardson等人的研究结果表明长链的羧酸是ClO₂消毒的主要有机副产物。Ivancev-Tumbas和Dalmacija报道甲醛、乙醛、乙二醛是饮用水中的天然有机物被ClO₂氧化的副产物。不过，由于这些物质较容易被生物降解，不会在物质循环中产生明显的累积作用。因此可以认为饮用水ClO₂消毒的主要毒性来源集中于ClO₂分子和ClO₂^-离子。

oClO₂、ClO₂^-、ClO₃^-的生物毒性

    对ClO₂及其无机副产物ClO₂^-和ClO₃^-的毒性问题国内外学者已经进行了大量的研究。结果表明无论是ClO₂，还是ClO₂^-和ClO₃^-，都是在高浓度或者高剂量的情况下才出现毒性作用。在它们的浓度小于2mg/L时，无论是对白鼠，还是对人和猴子，均不会构成生理影响。在一用ClO₂作为饮用水消毒剂进行消毒12周的社区进行流行病学研究，各种诊断参数（血球比容、血红蛋白、红细胞数、白细胞数、平均血球体积、高铁血红蛋白、血液中尿素含量、血清肌酸、总胆红素、网组红细胞数及渗透脆性）并没有出现异常变化。另外，通过对ClO₂及其无机副产物ClO₂^-和ClO₃^-的急性毒性、在动物体内蓄积作用、亚慢性毒性及致突变效果的大量试验研究表明，它们在低剂量（<5mg/L）时，为实际无毒产物，对人体的健康不会构成威胁。

    还有一些研究者用鼠伤寒沙门氏菌/微粒体酶试验（Ames试验）和小鼠微核试验，对ClO₂， NaClO₂和NaClO₃水溶液的致突变进行了研究。在一般剂量的时候均呈阴性，无明显致突变作用。如王丽等人的研究表明，276mg/L的ClO₂水溶液、20mg/L的NaClO₂水溶液，和20mg/L的NaClO₃水溶液的Ames试验结果均为阴性，说明三种水溶液均不含有基因突变型的致突变物质。624mg/L的ClO₂水溶液、800mg/L的NaClO₂水溶液，和800mg/L的NaClO₃水溶液的微核试验结果均为阴性，说明三种水溶液对小鼠骨髓嗜多染红细胞微核的发生没有影响，即三种水溶液中也不含有染色体突变型的致突变物质。     

        综上所述，可以认为尽管ClO₂及其相关的副产物ClO₂^-和ClO₃^-在高剂量或者高浓度时具有潜在的毒性，但在常见的饮用水消毒投加浓度范围内，它们不会对人体造成不良影响。