本发明属于低温等离子体技术在环境污染控制领域的应用，涉及利用高压脉冲放电产生的高活性化学粒子降解水中有机污染物的装置及方法。其技术方案是压缩空气或氧气通过玻璃管进入气室，经不锈钢金属网地电极进入气相放电区域，使空气或氧气均匀分布于放电区域，高压脉冲电源向高压电极和地电极施加高压脉冲，在高强电场作用下，利用液相产生的低温等离子体和气相产生的臭氧直接作用于有机污染物，预处理水溶液中的不锈钢金属阻挡网可提高臭氧的利用率。气液串联放电降解水中有机污染物方法的具体体现是，在溶液中加入活性炭纤维和H2O2，活性炭纤维的吸附催化、UV/H2O2/O3光化学氧化与高压脉冲放电形成协同效应，大幅度提高了有机污染物的降解率。