天然气水合物的气体组分主要是甲烷(90%～99%)，还含有乙烷、丙烷、CO2等气体。目前为止，自然生成的天然气水合物只发现了三种晶体结构，分别是I型(占90%以上)、Ⅱ型、Ⅲ型结构，其中Ⅲ型结构的水合物仅在墨西哥湾发现(刘玉山等，2012)。天然气水合物在自然界广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境(贾童等，2019)。天然气水合物与常规传统型能源不同，其在埋藏条件下是固体，在开采过程中分解产生天然气和水。如果改变天然气水合物稳定存在的温度、压力条件，将会促使其分解，进而产出天然气。据资料显示，陆地上20.7%和大洋底90%的地区、具有形成天然气水合物的有利条件，这些地点的温度和压力条件使天然气水合物的结构保持稳定。其中，绝大部分的天然气水合物分布在海洋里，其资源量是陆地上的100倍以上(史斗等，1999)。
虽然天然气水合物被视为是解决人类能源危机的基本能源样态，但其开采所引起的环境风险也是客观存在的。与常规化石能源相比，煤炭是存于地下矿井中，其开采出来之后依然是固体;石油也是存于地下的流体，开采出来之后状态依然未变。而天然气水合物在高压和低温下是固体，开采过程中从固体变为气体，改变了海底沉积物力学性质，致使其底层因重量负荷过重或外界地震的干扰而出现薄弱区域，进而引发滑坡、岩石层流动或崩塌，甚至引发海啸。水合物开采过程分解产生的甲烷进入海水中发生氧化反应，影响海水的化学性质和成分，会引发海洋生态失衡。另外水合物开采还可能会引发温室效应，甲烷产生的温室效应约是二氧化碳的20~25倍，海底天然气水合物中甲烷含量大约是大气中的3000倍(张波等，2017;熊焕喜等，2018)，会加剧全球温度升高，导致海平面上升。如何环境友好、安全绿色开发利用大自然给予人类的巨大资源，需要人类全方位、多层次、多学科地开展水合物相关科学研究和工程开发技术研究。
