提到甲烷相信大家肯定都不陌生，它是天然气的组成成分，也是未来新能源可燃冰等的主要组成成分。它为我们的生活提供了便利，提高了生活质量，但是你对甲烷真的了解吗？近海沉积物中的甲烷又扮演着什么样的角色呢？
甲烷是一种无色、无味的气体，也是最简单的烷烃化合物。它由一个碳原子和四个氢原子组成，化学式为CH4。甲烷是一种非常稳定的化合物，具有低反应性和低毒性。它在常温下为气体状态，但在高压或低温条件下可以转化为液体或固体。
甲烷是天然气的主要成分，广泛存在于地下沉积物、油田、煤矿和沼泽等地方。它是一种重要的能源资源，被广泛用于燃料和化工工业。甲烷燃烧产生的二氧化碳和水蒸气相对较少，因此被认为是一种相对清洁的燃料。
同时甲烷也是一种强效的温室气体，它比二氧化碳的温室效应还要强大近30倍。它能够吸收并重新辐射地球上的热量，导致地球的温度上升，加剧全球气候变化，引发极端天气事件。2021年，大气中甲烷含量平均为1895.7ppb（1ppb为十亿分之一），比工业化时代前高约162%。据估计，大气中的甲烷有1%～5%来源于近海沉积物释放，随着大气中甲烷含量的持续增长，会进一步加剧全球变暖。
甲烷在近海沉积物中形成的要过程是有机质的分解和产甲烷菌的活动。首先，有机质的分解是指有机物在沉积物中被细菌和其他微生物分解的过程。当植物和动物死亡后，它们的残骸沉积在海底，在缺乏氧气的情况下，这些有机物质就会发生厌氧分解。这种分解过程会产生大量的有机小分子物质和二氧化碳（CO2），其中就包括产甲烷的前驱体。其次，产甲烷菌也是甲烷在近海沉积物中形成的重要因素。
这些微生物生活在厌氧的环境里，它们在有机质分解的过程中利用前体物质产生甲烷。最后，形成的甲烷会被包裹在沉积物的孔隙中，形成甲烷气泡或溶解在水中。
近海沉积物中的生物成因甲烷通常以气囊、分散气泡或溶解态形式存在于沿海水域以及大陆架沉积物中，通常称为“浅层气”。其中沿海沉积物浅层气主要有两种存在形式，一种是以气囊的形式存在于下切河谷的冲蚀沟槽中，一般都具有较高的压力；另一种是以分散气泡和溶解气的形式存在于细粒沉积物中。
甲烷在沉积物中的运移主要受到沉积物孔隙和裂隙以及环境条件的影响。首先，甲烷会通过沉积物的孔隙和裂隙向水体中扩散。沉积物的孔隙结构和渗透性会影响甲烷的扩散速率。其次，沉积物孔隙水中的离子组成会对向上迁移的甲烷产生很大影响，向上缓慢扩散的甲烷基本都会在近海底沉积物中被甲烷氧化菌与硫酸盐还原菌的协同作用下消耗掉。
含气沉积物直接减少了对沉积物和海底设施的支撑，同时浅层气体运移或大量溢出会破坏土体结构和海底微地貌，威胁人类社会安全的同时也会影响生态系统功能。例如杭州湾大桥和杭州地铁建设在浅层气分布区，在施工过程中都发生过浅层气引起的井喷、海底坍塌等事故。沉积物中气体的存在使孔隙水压力显著增加，使沉积物中的脆弱层更加不稳定，如果孔隙水压力足够高，可能导致海底滑坡。
另外，浅层气体也对海底电缆、石油或水管道构成致命威胁，沉积物中不断释放的气体使原本埋在海底浅层的管道暴露在海底之上，在海浪和潮汐不断的影响下会发生破裂。
甲烷作为一种重要的温室气体，对全球气候变化的影响应引起高度重视，特别是世界上最大的甲烷库——海洋沉积物。海洋甲烷排放量估计为6Tg/a～12Tg/a。目前，海洋向大气释放甲烷的潜力可能被严重低估了。虽然沉积物中的甲烷可能不会频繁造成严重的生态灾害，但是对生态系统的影响不可忽视，特别是对海洋生物生存环境的影响、生物种群的分布以及甲烷和其他物质对地下水污染的风险等。