天然氣水合物的氣體組分主要是甲烷(90%～99%)，還含有乙烷、丙烷、CO2等氣體。目前為止，自然生成的天然氣水合物只發(fā)現(xiàn)了三種晶體結(jié)構(gòu)，分別是I型(占90%以上)、Ⅱ型、Ⅲ型結(jié)構(gòu)，其中Ⅲ型結(jié)構(gòu)的水合物僅在墨西哥灣發(fā)現(xiàn)(劉玉山等，2012)。天然氣水合物在自然界廣泛分布在大陸永久凍土、島嶼的斜坡地帶、活動和被動大陸邊緣的隆起處、極地大陸架以及海洋和一些內(nèi)陸湖的深水環(huán)境(賈童等，2019)。天然氣水合物與常規(guī)傳統(tǒng)型能源不同，其在埋藏條件下是固體，在開采過程中分解產(chǎn)生天然氣和水。如果改變天然氣水合物穩(wěn)定存在的溫度、壓力條件，將會促使其分解，進(jìn)而產(chǎn)出天然氣。據(jù)資料顯示，陸地上20.7%和大洋底90%的地區(qū)、具有形成天然氣水合物的有利條件，這些地點(diǎn)的溫度和壓力條件使天然氣水合物的結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。其中，絕大部分的天然氣水合物分布在海洋里，其資源量是陸地上的100倍以上(史斗等，1999)。

雖然天然氣水合物被視為是解決人類能源危機(jī)的基本能源樣態(tài)，但其開采所引起的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)也是客觀存在的。與常規(guī)化石能源相比，煤炭是存于地下礦井中，其開采出來之后依然是固體;石油也是存于地下的流體，開采出來之后狀態(tài)依然未變。而天然氣水合物在高壓和低溫下是固體，開采過程中從固體變?yōu)闅怏w，改變了海底沉積物力學(xué)性質(zhì)，致使其底層因重量負(fù)荷過重或外界地震的干擾而出現(xiàn)薄弱區(qū)域，進(jìn)而引發(fā)滑坡、巖石層流動或崩塌，甚至引發(fā)海嘯。水合物開采過程分解產(chǎn)生的甲烷進(jìn)入海水中發(fā)生氧化反應(yīng)，影響海水的化學(xué)性質(zhì)和成分，會引發(fā)海洋生態(tài)失衡。另外水合物開采還可能會引發(fā)溫室效應(yīng)，甲烷產(chǎn)生的溫室效應(yīng)約是二氧化碳的20~25倍，海底天然氣水合物中甲烷含量大約是大氣中的3000倍(張波等，2017;熊煥喜等，2018)，會加劇全球溫度升高，導(dǎo)致海平面上升。如何環(huán)境友好、安全綠色開發(fā)利用大自然給予人類的巨大資源，需要人類全方位、多層次、多學(xué)科地開展水合物相關(guān)科學(xué)研究和工程開發(fā)技術(shù)研究。