前言

水在我们的日常生活中，通常只会以三种状态出现：固态、液态、气态。而今天我们就来讲述科学家在深海发现的“第四种水”——超临界水。

超临界水是什么？

众所周知，地球71％的部分都是海洋，水是地球上最常见的东西，但却是与人类生命息息相关的东西。

水到达100度就会沸腾，低至0度就会凝固，所以说水有固、液、气三种形态。科学家声称世界上有第四种水存在，这种水超出了人们对水的认知，它对我们的科学研究有着至关重要的作用。

2008年8月，德国科学家在大西洋一处险要山脊中发现了一个热液喷口，热液喷口形同烟囱，当喷口内部炽热的溶液与外部冰冷的海水相遇形成一种奇特的混合物质。它让周围的水温达到464度，已经超出水的临界温度374度。

化学家安德里将这种物质称为“水”，她说:“这就是水，但它不是普通的水，这是人类第一次在自然状态下就能观察到天然的超临界水，以前人们只能在实验室通过技术来达到水的“超临界状态”。

从这段话中，可以得知超临界水之前就产生过了，但它是人类通过技术手段创造出来的，而这次海底的发现让人类知道，超临界水可以在自然状态下产生。

超临界水研究价值极高，之前关于超临界状态的研究一直止步于电脑模型层面，因为超临界水具备的高温高压以及强氧化性为实验研究制造了极大的困难。

传统机械钻头在获取热液喷口样本前就会被氧化或者融化掉，可以说十分难取到。直至科学家在海底发现了天然状态下的超临界水，才将这个难题打破。

超临界水的特点与作用

经过研究，科学家们发现这种看似气体的热液体其实有着非常强悍的性质，它主要体现在五个方面上。

• 强氧化性。

将需要处理的物质放入超临界水中，可溶解出大量氧气，其氧化性甚至超过我们熟悉的高锰酸钾。

• 强催化性。

在超临界水环境中，许多化学物质的反应会剧烈进行，部分物质反应速率可以达到百倍以上，速度十分惊人。

• 强溶解性。

像油这类难以溶解的物质放入超临界水中，可以迅速的溶解掉，就像是日常生活中使用的洗洁精一般。

• 易燃性。

许多物质在超临界水环境中会自燃，即使是在水下也是能冒出火焰，所以说它的温度非常高。

• 腐蚀性。

几乎所有放入超临界水环境中的金属物质都会被慢慢腐蚀掉，包括黄金这类难以腐蚀金属，也逃脱不了被腐蚀的命运。

利用这五大特性，科学家们将其应用到生活当中。在日本，有关这方面的研究已经开展了许久，甚至被列入了高新科技研究计划之中，而且实验成果也非常显著。

比如说，科学家利用超临界水去处理有害的二氨基甲苯，发现只需要30分钟就可以回收其中80%的原材料，并将其再次投入到氨基甲酸乙酯树脂的制造中去。

不仅速度达到了酸催化剂的20倍，还能够做到无害化，可以说是“一石二鸟”又高效又环保。

对超临界水的应用，德国走在了世界前列。德国科学家曾经做过这样一次试验，将超临界水的温度提升到500度，然后通入氧气，利用其强氧化性对聚氯乙烯塑料进行反应，最终成功分解掉99%的塑料，其中还有少量的氯化物产生。

这一方法直接解决了废弃塑料在自然界中难以分解的难题，对环境保护有巨大意义。

除此之外，超临界水在其它领域也发挥出超强作用。例如，科学家利用超临界水的强溶解性来处理过量活性污泥以及各种废水等。

另外，凭借着对金属的强腐蚀性，超临界水可以拿来处理使用过的火箭燃料。并且根据超临界水的强氧化性，许多有机废物也可以分解成二氧化碳、水以及氮气之类无毒小分子化合物。

甚至当有机物含量超过20%时，利用SCWO技术可以自热来解决能量需求。可见，超临界水的作用极其广泛，它的发展前景十分可观。

超临界水面临的一些困难

虽然超临界水的研究取得了许多不小的成果，但目前也仍旧存在着一些问题。例如超临界水的制备条件较为苛刻，研究人员必须在374摄氏度以及22兆帕的高温高压环境中才能制备。

其次，传统的反应动力学对于超临界流体来说已经不再适用，想要利用好超临界水，需要建立新的反应动力学模型，这一点对科研工作来说，是较为麻烦的事情。

但是不管怎么说，人们依然不会放弃对有关超临界水的研究，因为超临界水对人类有着重大的意义，它不仅在性质上和固、液、气三种形态的水有着巨大差异，在介电常数以及扩散系数等数据方面也有很大的不同，也因此它被称作是“第四种水”。

超临界水的探索价值

那么，除了固液剂以及第四种状态的水之外，自然界中是否还存在着其它状态的水呢？目前答案是未知的。

唯一知道的是：水的三态转化对我们的地球有着强烈的影响，因为正是它们的存在，地球才拥有了冰霜、雨雪，拥有了湖泊、海域。

固态冰霜的冻蚀会让地球表面的岩石破碎，形成土壤，雨水会对地表进行冲刷，极大的改变地表形态，而水汽的扩散与输送的方向则会影响到地区水循环系统。

而第四种水的出现，同样会对地球产生影响，除了上述对人类有利的例子之外，我们还要知道超临界水产自于高压的海底，海底附近的矿物会被氧化生成盐酸，在高压且不断积累的状态下，它们的结合会形成新的矿物质。

也因此对第四种水的研究是非常有必要的，这对于人类来说是一项新的认知，它对科学探究来说是新的突破，只有我们不断的探索，我们才能加以利用，掌握更好的资源。