朱亞林， 秦　領(lǐng)， 劉俊超, 董小波， 牛永斌

(1.西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系，西安 710069； 2.云臺(tái)山旅游發(fā)展有限公司，河南 焦作 454360;3.河南理工大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，河南 焦作 454000)

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河南省新型城鎮(zhèn)化建設(shè)下的農(nóng)村沼氣使用現(xiàn)狀與發(fā)展前景

朱亞林1， 秦領(lǐng)2， 劉俊超3, 董小波3， 牛永斌3

(1.西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系，西安 710069； 2.云臺(tái)山旅游發(fā)展有限公司，河南 焦作 454360;3.河南理工大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，河南 焦作 454000)

在對(duì)河南省焦作、安陽(yáng)、開(kāi)封、平頂山、新鄭等地區(qū)農(nóng)村沼氣使用現(xiàn)狀實(shí)地調(diào)研的基礎(chǔ)上，采用實(shí)地調(diào)查、收集相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)資料和借鑒相關(guān)研究成果的綜合分析方法，以及數(shù)理統(tǒng)計(jì)和等量代替的理論，對(duì)其秸稈處理情況、沼氣實(shí)際使用進(jìn)行了研究.結(jié)果表明：(1)河南省新農(nóng)村建設(shè)形勢(shì)下沼氣發(fā)展前景很好；(2)目前因發(fā)酵原料單一，養(yǎng)殖戶減少造成原料不足，加上資金、管理、建設(shè)技術(shù)的缺乏限制了沼氣技術(shù)的推廣.綜合多方因素對(duì)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)形勢(shì)下發(fā)展沼氣的可行性進(jìn)行了論證，并針對(duì)目前存在的問(wèn)題提出采取以糞便、生活有機(jī)垃圾與秸稈作為生產(chǎn)原料；采取高新技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)、貯存、供應(yīng)的集體化新型建設(shè)模式；應(yīng)用生產(chǎn)與使用相分離的管理模式.這對(duì)加快河南省新農(nóng)村建設(shè)形勢(shì)下的沼氣發(fā)展具有借鑒和實(shí)用意義.

河南??；新型城鎮(zhèn)化；新能源；農(nóng)村；沼氣

我國(guó)在2005年已經(jīng)缺口16 468萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤；而石油天然氣一半以上需要進(jìn)口.并且按照目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，缺口越來(lái)越大.而生物質(zhì)能源作為世界第四大能源、最大的可再生能源，必然會(huì)成為中國(guó)今后能源的重要組成部分.根據(jù)我國(guó)第五次人口普查資料，60%的人口居住在鄉(xiāng)村[1]，他們的知識(shí)水平相對(duì)較低，不易享受到改革開(kāi)放的成果.農(nóng)村秸稈、牲畜糞便等資源非常豐富但研究相對(duì)較少，利用率低.這些廢棄物的不恰當(dāng)處理會(huì)造成大氣污染、環(huán)境污染[2-4].但是沼氣技術(shù)可以將農(nóng)村的秸稈、牲畜糞便等資源轉(zhuǎn)化為可燃燒的沼氣，為農(nóng)村提供一部分能源，不僅改善農(nóng)村的生活環(huán)境，減少秸稈焚燒對(duì)大氣的污染，而且符合可持續(xù)發(fā)展的要求、符合現(xiàn)階段我國(guó)政策的導(dǎo)向.國(guó)家也曾大力推廣沼氣工程，但是后來(lái)出現(xiàn)了停滯，甚至廢棄[5].有很多學(xué)者對(duì)沼氣工程的技術(shù)、推廣以及相關(guān)問(wèn)題做過(guò)研究，但都沒(méi)有很好的解決[6-9].本文做了一系列實(shí)地調(diào)查，基于河南——農(nóng)業(yè)大省建設(shè)新型城鎮(zhèn)化的形勢(shì)，結(jié)合前人文獻(xiàn)對(duì)發(fā)展可行性進(jìn)行了論證，并提出了新的解決方案.

1　沼氣技術(shù)及使用現(xiàn)狀

筆者團(tuán)隊(duì)利用寒假時(shí)間對(duì)焦作、安陽(yáng)、開(kāi)封、平頂山、新鄭進(jìn)行了實(shí)地走訪與問(wèn)卷調(diào)查以及到相關(guān)部門收集資料.

1.1總體使用現(xiàn)狀

2001—2005年，國(guó)家先后通過(guò)小型公益項(xiàng)目、基建項(xiàng)目、國(guó)債資金項(xiàng)目投入345 155萬(wàn)元，扶持農(nóng)村戶用沼氣357.57萬(wàn)戶[5].為了解實(shí)際情況，筆者團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查.有近一半的用戶沒(méi)有使用，而在使用沼氣的用戶中更傾向于集體型供氣(表1).

1.2沼氣工程與養(yǎng)殖情況

隨著農(nóng)村生產(chǎn)和生活方式的演變，家庭小規(guī)模飼養(yǎng)牲畜這種形式日漸消亡,取而代之的是大規(guī)模養(yǎng)殖以及不養(yǎng)殖.由于我國(guó)推廣的為水壓式沼氣池，以動(dòng)物糞便為發(fā)酵原料，養(yǎng)殖戶在其他條件許可時(shí)，一般均建設(shè)了沼氣池；而沒(méi)有養(yǎng)殖的農(nóng)戶很少建設(shè)戶用沼氣池，但存在使用集體供氣現(xiàn)象(表2、表3).

表1　農(nóng)村沼氣類型使用比例

表2　養(yǎng)殖情況

表3　養(yǎng)殖戶使用沼氣情況

1.3農(nóng)村秸稈處理情況

筆者團(tuán)隊(duì)對(duì)農(nóng)村秸稈處理情況也進(jìn)行了調(diào)查.受訪村民表示大部分秸稈進(jìn)行了還田，少部分將之運(yùn)到家中，但還田效果的不佳對(duì)后期耕種有較大困難.雖然政府明文規(guī)定，禁止焚燒秸稈，但從田間地頭的情況看，仍然存在焚燒秸稈、玉米皮的現(xiàn)象.

1.4沼氣使用中的安全與方便

通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，隨著近年廣大農(nóng)民安全意識(shí)的提高，兒童玩耍墜入沼池中的現(xiàn)象已幾乎沒(méi)有；在進(jìn)行大出料時(shí)，也沒(méi)有出現(xiàn)安全事故.用戶普遍反映沼氣較液化氣更安全.城鎮(zhèn)的集體供氣用戶反映沼氣做飯比液化氣快，又沒(méi)有電磁爐的輻射.

1.5沼氣的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題

一項(xiàng)工程往往需要較大的先期投入，沼氣也是如此.筆者在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，在國(guó)家實(shí)施推廣政策，進(jìn)行資金補(bǔ)貼后，用戶的建池積極性大幅提高.但沼氣工程并沒(méi)有完全開(kāi)發(fā)利用，一些地方只利用了沼氣，而沼渣、沼液隨意堆放，甚至成了用戶的負(fù)擔(dān)[6-7].這樣就造成了成本大大增加，沒(méi)有體現(xiàn)出綜合效益.

2　發(fā)展障礙

2.1農(nóng)戶資金不足及工程節(jié)能效果不明顯

農(nóng)戶個(gè)體的經(jīng)濟(jì)承受能力有限，很多農(nóng)戶無(wú)法一次性拿出所需資金.雖然在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)沼氣工程可以起到節(jié)約、環(huán)保的作用，但是很多農(nóng)戶還是想在較短時(shí)間內(nèi)看到成效.

如果嚴(yán)格遵守改廁、改圈、改廚、改院“三位一體”的建池原則，我們從理論上可以算出投資沼氣池的經(jīng)濟(jì)效益.以四口之家為例，即使沼氣池全部由自己投資，兩年能完全收回成本，但是有種種因素存在使得節(jié)能效果大大縮水.一是由于原料不能充足供應(yīng)，需要購(gòu)買原料；二是與使用沼氣相比，使用傳統(tǒng)的燒柴土灶在農(nóng)村現(xiàn)有條件下幾乎沒(méi)有什么開(kāi)支.

2.2政府相關(guān)部門缺乏重視了解，管理不到位

上個(gè)世紀(jì)末，沼氣工程歸屬農(nóng)業(yè)局農(nóng)村能源環(huán)境保護(hù)站，畜牧局及扶貧辦三個(gè)部門.職責(zé)交叉直接造成了部門職能不明確.當(dāng)前在農(nóng)村戶用沼氣建設(shè)過(guò)程中存在監(jiān)管不力，致使補(bǔ)貼資金不能全部發(fā)放到用戶手中、施工隊(duì)伍不嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)建設(shè).

2.3外出務(wù)工，勞動(dòng)力減少

現(xiàn)階段由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)村的一些青壯年特別是男性進(jìn)城務(wù)工，只剩下婦女老人兒童.而沼氣池的日常管理如進(jìn)出料都需要?jiǎng)趧?dòng)力，這也給沼氣推廣造成了一些困難.另外，由于農(nóng)戶在家人口的減少，對(duì)沼氣的需求量也少，老百姓更青睞于方便的能源，比如電以及液化氣.

2.4發(fā)酵原料單一，農(nóng)戶養(yǎng)殖減少

現(xiàn)在農(nóng)村養(yǎng)殖情況發(fā)生了變化，開(kāi)始出現(xiàn)了兩極分化，即絕大部分家庭不再養(yǎng)殖，少數(shù)家庭發(fā)展成了養(yǎng)殖大戶.我省現(xiàn)有沼氣池絕大部分是以動(dòng)物糞便為原料，養(yǎng)殖情況的變化直接造成了原料的來(lái)源不足[8-9].

2.5建造技術(shù)不過(guò)關(guān)，后續(xù)服務(wù)跟不上

我國(guó)農(nóng)村戶用沼氣池在建設(shè)發(fā)展過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)建成不久的沼氣池被改作它用甚至廢棄的現(xiàn)象[10-11].究其原因，一是因?yàn)槟承┑貐^(qū)沼氣池建設(shè)水平較低，一些建設(shè)人員甚至沒(méi)有專業(yè)資質(zhì)，在用戶出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)無(wú)法及時(shí)解決，影響正常使用；二是因?yàn)橐恍┑貐^(qū)為了落實(shí)政策，都千篇一律的進(jìn)行建設(shè)，沒(méi)有因地制宜[12].

3　可行性分析

雖然沼氣推廣起來(lái)有眾多的阻礙因素，但我們認(rèn)為潛力相當(dāng)大.

3.1資源可行性

秸稈資源量與農(nóng)作物產(chǎn)量密切相關(guān)，根據(jù)2000—2010《 河南統(tǒng)計(jì)年鑒》，得到主要農(nóng)作物秸稈資源量，1999年河南省主要農(nóng)作物秸稈總產(chǎn)量為5 559.2萬(wàn)噸，1999—2003 年，主要農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量上下波動(dòng)，2002—2003年秸稈資源總量減少速度最快，年平均減少率超過(guò) 20%，2003 年底降至4 500.9 萬(wàn)噸,這一時(shí)期秸稈產(chǎn)量的波動(dòng)，主要是由于1998年以后我國(guó)開(kāi)始全面實(shí)施農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整所造成的，加之市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制尚不健全，耕地保護(hù)沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果,隨著耕地保護(hù)政策體系的完善和國(guó)家各項(xiàng)政策的鼓勵(lì)支持，2003年之后農(nóng)作物秸稈資源總量呈逐年上升趨勢(shì)，且2003—2004年增長(zhǎng)速度最快，年平均增長(zhǎng)率高達(dá)25.31%.2008年河南省農(nóng)作物秸稈資源總產(chǎn)量最高，達(dá)到7 051.66萬(wàn)噸.我省秸稈資源以小麥和玉米秸稈為主，兩者資源總和占到全省的72.39%，兩者為河南省優(yōu)勢(shì)農(nóng)作物.其次是棉花和水稻秸稈，合計(jì)占全省的16.34%[13-16].從相關(guān)統(tǒng)計(jì)可以看出，我省的秸稈總量是相當(dāng)可觀的，人均可利用量也是很大的.

3.2氣候可行性

我省位于中國(guó)中東部，北緯31°23′～36°22′，東經(jīng)110°21′～116°39′之間，全省年平均氣溫一般在12℃～16℃之間，一月-3℃～3℃，七月24℃～29℃.而沼氣發(fā)酵菌種在8～60℃都能發(fā)酵產(chǎn)氣，這就使我省建設(shè)沼氣工程具有了可能性[3、17].但我們也應(yīng)該看到冬季的溫度偏低，對(duì)發(fā)酵過(guò)程不利.我們可以采取升溫、改良菌種等一系列措施，從而達(dá)到冬季可以正常產(chǎn)氣的目的.

3.3政策可行性

十六大以來(lái)，黨中央多次強(qiáng)調(diào)要解決好“三農(nóng)”問(wèn)題，并提出了建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村的總體要求，即生產(chǎn)發(fā)展、生活寬裕、鄉(xiāng)風(fēng)文明、村容整潔、管理民主.進(jìn)入新時(shí)期后，各級(jí)政府又提出了對(duì)新農(nóng)村整體規(guī)劃的戰(zhàn)略部署，對(duì)住宅進(jìn)行統(tǒng)一建設(shè).黨的十八大以及剛剛結(jié)束的“兩會(huì)”再次提到了農(nóng)村的城鎮(zhèn)化發(fā)展.我們提出的沼氣工程把農(nóng)民從繁重的生活垃圾處理中解脫出來(lái)，從而因地制宜的做到了城鄉(xiāng)一體化發(fā)展.

3.4日常管理可行性

調(diào)查中曾發(fā)現(xiàn)，農(nóng)村的一些沼氣工程存在缺乏人員管理的現(xiàn)象.究其原因，目前城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡，收入差距較大，有知識(shí)的農(nóng)村青壯年大都前往城市務(wù)工造成的.隨著國(guó)家新型城鎮(zhèn)化建設(shè)開(kāi)啟，城鄉(xiāng)收入差距必然減小，有知識(shí)的農(nóng)村青壯年的回流指日可待；如果我們把沼氣工程開(kāi)發(fā)成一個(gè)系統(tǒng)工程，使之具有綜合效益.這樣不僅解決了管理問(wèn)題，而且解決了一些農(nóng)民在城市無(wú)法找到合適工作的問(wèn)題.

4　城鎮(zhèn)化下新模式、新技術(shù)設(shè)想

不太健全的管理體制、相對(duì)落后的技術(shù)水平、普遍較低的環(huán)保節(jié)能意識(shí)以及不完善的自動(dòng)化技術(shù)無(wú)一不在制約著我國(guó)農(nóng)業(yè)沼氣工程的發(fā)展.對(duì)此我們不能急于求成，更不能止步不前，而是要積極尋求一種符合我國(guó)現(xiàn)有國(guó)情的方案.為此我們團(tuán)隊(duì)主張“管理加強(qiáng)，完善制度”“技術(shù)創(chuàng)新甚至是革新”.我們給出以下建議：

(1)方案：團(tuán)隊(duì)提出，以人畜糞便及有機(jī)質(zhì)生活垃圾與農(nóng)作物秸稈相結(jié)合的原料基礎(chǔ)，采用一地建池，集中供氣，專人負(fù)責(zé)的新型模式.隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)、住宅統(tǒng)一規(guī)劃的發(fā)展趨勢(shì)的增強(qiáng)，這就為農(nóng)村建設(shè)管道收集生活污水打下了基礎(chǔ)，從而清潔了生活環(huán)境(見(jiàn)圖1).

(2)優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)物糞便具有產(chǎn)氣速度較快但需經(jīng)常進(jìn)料的特點(diǎn)，而農(nóng)作物秸稈具有產(chǎn)氣啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，但產(chǎn)氣時(shí)間長(zhǎng)的特性.糞便源源不斷地流進(jìn)發(fā)酵池，在開(kāi)始一段時(shí)間后，由糞便產(chǎn)氣；隨之等秸稈發(fā)酵完全，由秸稈長(zhǎng)時(shí)間產(chǎn)氣，便使動(dòng)物糞便和農(nóng)作物秸稈發(fā)酵發(fā)揮最大優(yōu)勢(shì)[18].其次，集中供氣，解決了缺少勞動(dòng)力家庭的管理難問(wèn)題.最后，由受過(guò)培訓(xùn)的專業(yè)人員操作，在很大程度上解決了生產(chǎn)安全的問(wèn)題.

圖1　新模式沼氣流程圖

(3)產(chǎn)氣量:對(duì)于沼氣使用來(lái)說(shuō)，產(chǎn)氣量不均勻是一個(gè)比較大的問(wèn)題.對(duì)此筆者提出兩種方法.第一，培育新型菌種，使之適應(yīng)較低的環(huán)境.第二，將收集到的全部秸稈與糞便進(jìn)行提前發(fā)酵，在冬季來(lái)臨之前就發(fā)酵完畢，產(chǎn)生的氣體采用濕式貯氣罐儲(chǔ)存起來(lái)，以供冬季使用.這樣冬季用氣量也不受外界環(huán)境的限制，可以保證居民正常的生活需要.

(4)開(kāi)發(fā)相關(guān)產(chǎn)業(yè)：農(nóng)村沼氣如果做到科學(xué)建池、循環(huán)一體化，不僅能改善農(nóng)戶的居住環(huán)境，而且能形成資源的可持續(xù)利用.比如沼氣池使用的原料有效減少糞便污染環(huán)境的問(wèn)題；沼液、沼渣的變廢為寶，用于養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)還可以起到增產(chǎn)的作用：①沼液用于漁業(yè)，以1∶1與飼料混合，可以降低成本；②沼渣用于種植業(yè)施肥，可以增產(chǎn)，尤其是開(kāi)發(fā)無(wú)公害蔬菜、糧食，更是可以極大開(kāi)發(fā)其附加值，提高效益[4、9、11].

5　河南省滑縣城關(guān)鎮(zhèn)北關(guān)村實(shí)例

5.1建設(shè)情況概述

北關(guān)村位于河南省安陽(yáng)市滑縣城關(guān)鎮(zhèn)，與縣城道口鎮(zhèn)相鄰.該村于2012年6月建設(shè)了集體型沼氣工程，供應(yīng)村里250戶村民使用.居民使用比例達(dá)到了92%以上.該工程以滑縣秦瑞剛?cè)鈽I(yè)(滑縣一個(gè)大型熟牛肉銷售個(gè)體戶)養(yǎng)殖場(chǎng)為依托，采用牲畜糞便發(fā)酵，冬季采用加熱以保證正常供氣.工程總耗資43萬(wàn)，政府補(bǔ)助23萬(wàn)，每戶收取500元初裝費(fèi)(含300m3沼氣)，其余資金由秦瑞剛?cè)鈽I(yè)承擔(dān).建成后，秦瑞剛負(fù)責(zé)派專人管理，收費(fèi)(見(jiàn)圖2).

5.2工程效果及不足之處

此沼氣工程的社會(huì)效益以及經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見(jiàn)的.以每戶三到四口人進(jìn)行估算，每天可節(jié)省煤炭23 250kg.通過(guò)實(shí)施集體沼氣工程，居民省去了搬運(yùn)煤球、液化氣罐等能源的麻煩，而且安全.不足之處：北關(guān)村沼氣工程冬季使用煤炭加溫發(fā)酵池，還存在一定污染.加之養(yǎng)殖市場(chǎng)存在一定的不穩(wěn)定性，可能會(huì)造成原料的缺乏.

圖2　集體型沼氣工程

6　結(jié)語(yǔ)

(1)河南省的沼氣工程經(jīng)過(guò)幾十年的推廣與發(fā)展，覆蓋率與宣傳力度仍然不夠，還沒(méi)有充分發(fā)揮作用，甚至存在建成的沼氣池遭到廢棄的情況.調(diào)查發(fā)現(xiàn)農(nóng)戶資金不足，節(jié)能效果不明顯；政府相關(guān)部門管理、服務(wù)不到位；農(nóng)民外出務(wù)工勞動(dòng)力減少；發(fā)酵原料單一，養(yǎng)殖數(shù)量減少等原因阻礙了沼氣的發(fā)展.

(2)河南省新型城鎮(zhèn)化建設(shè)為統(tǒng)一修建沼氣工程提供了可能.針對(duì)存在的發(fā)展障礙，提出了以下建議：多種有機(jī)原料結(jié)合，一地建池，集中供氣，專人負(fù)責(zé)的新型模式；因地制宜，改變發(fā)酵池大小等傳統(tǒng)技術(shù)的改進(jìn)；堅(jiān)持建池標(biāo)準(zhǔn)，健全服務(wù)體系；加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，加大投資力度；加大宣傳，提高農(nóng)民節(jié)能意識(shí).

[1]國(guó)務(wù)院人口普查辦公室，國(guó)家統(tǒng)計(jì)局人口社會(huì)和科技統(tǒng)計(jì)司.2000年第五次全國(guó)人口普查主要數(shù)據(jù)[M].北京：中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2001.

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[責(zé)任編輯仲圓]

Status and Prospects of Rural Biogas Utilizationunder the New Urbanization in Henan Province

ZHU Ya-lin1, QIN Ling2, LIU Jun-chao3, DONG Xiao-bo3, NIU Yong-bing3

(1.Department of Geology, Northwest University,Xi’an 710069, China;2.YuntaiMountainTouristDevelopmentLimitedCompany,Jiaozuo454360,China;3.SchoolofResourcesandEnvironmentEngineering，HenanPolytechnicUniversity,Jiaozuo454000,China)

Inthispaper,onthebasisoffieldresearchonthestatusofruralbiogasutilizationinruralareasofJiaozuo,Anyang,Kaifeng,Pingdingshan,XinzhengandotherregionsinHenanprovince,byusingofthecomprehensiveanalysismethodoffieldsurvey,collectingstatisticsfromrelevantdepartmentanddrawinglessonsfromrelevantresearchresults,aswellasthemeansofmathematicalstatisticsandtheequivalentreplacement,thetreatmentofstrawandtheactualuseofbiogaswerestudied.TheresultsshowthattheprospectsofbiogasisgoodunderthesituationofnewruralareaconstructioninHenanprovince,andthepromotionofbiogastechnologyislimitedbecauseofthecurrentsinglefermentationrawmaterial,ashortageofrawmaterialcausedbyreduceoffarmers,anddeficiencysofcapital,managementandconstructiontechnology.Thefeasibilityofthedevelopmentofbiogasunderthesituationofthenewurbanizationconstructionisdemonstrated,andinviewofthecurrentproblems,thefeces,organicwasteoflifeandstrawwillbetakingastherawmaterials.Thecollectiveconstructionmodeofadoptingthenewtechnologyfortheproduction,storageandsupply,andthemanagementmodeofseparationofproductionanduse,allofabovehaveareferenceandpracticalsignificanceonspeedingupthedevelopmentofbiogasunderthenewruralconstructioninHenanprovince.

Henanprovince;newurbanization;newenergy;ruralarea;biogas

1008-5564(2016)02-0087-06

2015-10-15

“構(gòu)造與油氣資源”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題豫西北奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層生物改造機(jī)理研究(TPR-2011-34)資助

朱亞林(1990—)，男，河南安陽(yáng)人，西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系碩士研究生，主要從事非常規(guī)油氣地質(zhì)研究.

S188+.4

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