西藏高原制供氧發展現狀存在問題及未來發展思考

李 勇，孟芳兵，吳 琪，趙懂葉，王世鋒

(西藏大學 a.理學院；b.供氧研究院，西藏 拉薩 850000)

0 引 言

西藏高原平均海拔4000 m以上，高寒、缺氧、干燥、低氣壓是其顯著的氣候環境特征，這種高原氣候環境對長期生活工作在西藏的人民身心健康造成了諸多不可逆的嚴重損傷[1-2]。根據2019年國家衛生健康委員會公布的數據，西藏人均預期壽命比全國人均預期壽命低6-7歲，與上海等健康水平高的地區相比更是差距明顯，人均預期壽命差距高達13歲[3-4]。為了改善西藏人居環境，提高西藏人民的健康生活水平，西藏自治區政府主席齊扎拉時任拉薩市市委書記時，就提出了“樹上山、河變湖、暖入戶、氧進家”的城市人居環境建設目標。十三五時期，西藏自治區政府大力推動實施了“氧進家”之民生工程、民心工程，已分批次在拉薩、那曲、阿里、日喀則等地試點建設了供氧工程，取得了初步成效，十四五時期西藏將以更大的力度推進實施“氧進家”工程，預計供氧工程規模將達到百億元。2020年5月27日，在第十三屆全國人大三次會議上西藏代表團以代表團的名義共提出了3個建議，其中一個就是“關于支持西藏高海拔地區供氧工程建設和運行維護的建議”[5]。習近平在第七次西藏工作座談會上指出，“要關心愛護西藏干部職工，重視健康保障工作，研發并推廣適用高海拔地區的醫療保健新設備新技術，不斷提高他們的健康水平”[6]。大力發展制供氧，實施供氧工程對于改善西藏人居環境，提升西藏人民健康生活水平，具有重要的作用，符合國家第七次西藏工作座談會精神，符合治邊穩藏戰略要求，是自治區政府正在大力倡導、推動實施的民生、民心工程。

1 西藏高原制供氧發展現狀

在我國大多數地區，制供氧主要應用在工業及醫療領域，較少涉及民用，而在西藏，由于高原缺氧的氣候環境及輕工業為主的工業結構，決定了其制供氧主要為民用和醫用。在中央關心、全國支援下，在西藏自治區黨委和政府的正確領導下，西藏人民積極進取、努力奮斗，取得了經濟社會的快速發展，人民生活水平大幅度提高，人民的健康意識不斷增強，人民對解決缺氧危害的要求愈加強烈。為了改善西藏人居環境，提升西藏人民健康生活水平，西藏自治區政府大力倡導和推動供氧工程，發展制供氧產業，取得了一定的成就。但是，彌散供氧主要是高原地區才有的特殊需求，內地沒有完全適合西藏的成熟技術和經驗供學習借鑒，西藏本地高等院校和科研院所也很少開展相關研究，區內外缺少能夠提供全面技術咨詢的專業機構及熟悉西藏制供氧的專業人才，這使得西藏各級政府供氧工程及制供氧產業發展規劃得不到有力的技術咨詢支持。目前，西藏的制供氧企業大多為小微企業，主要從事制供氧設備的銷售安裝或維保，技術力量微弱，沒有實力和能力開展技術研發，許多阻礙西藏高原制供氧發展的問題長期得不到有效解決。總的來看，在西藏自治區政府的倡導和大力支持下，西藏制供氧取得了一定的成就，但依然存在很多問題需要解決。

1.1 西藏高原制氧技術發展現狀

目前西藏制氧技術主要有三類：深冷法、變壓吸附法、膜法，原料均為空氣。深冷法制取液氧是制氧的傳統方法，也是西藏最早使用的氧源，當時主要用于醫院。當前，在西藏的彌散供氧工程中也在使用液氧，比如西藏那曲地區和拉薩市部分廳局單位的供氧工程，就是采用液氧作為彌散供氧的氧源。深冷法制取液氧是通過將空氣加壓、冷卻獲得液態空氣，再通過精餾將液氧、液氮等空氣成分分離，從而獲得液氧的方法。該方法主要用于大規模氧氣制備，在西藏高原上由于氣壓低、空氣稀薄，制氧能耗較內地高，且產品中的液氮、液氦本地難以消納，使得該方法在西藏的制氧成本居高不下。

變壓吸附法制氧主要有PSA和VPSA兩種制備工藝，兩種工藝的原理相同，均是利用分子篩將壓縮空氣中的氮氣吸附，從而制取氧氣的方法[7]。PSA主要用于中小型制氧場景，VPSA主要用于中大規模制氧，且尚未取得醫療器械資質，目前主要用于工業制氧。兩種工藝相比，VPSA制氧能耗遠低于PSA，在內地VPSA制氧能耗已經低至0.35 kW·h/m3[8]。PSA變壓吸附法制氧是當前西藏應用最廣泛的制氧技術，主要用在居家分散式供氧及單位辦公樓集中供氧，但由于西藏空氣稀薄、氣壓低，PSA制氧機在西藏制氧能耗高、使用壽命、制氧性能明顯降低，且由于西藏缺乏專業的維護工人，致使制氧機維保困難，故障率高，這些因素的存在使西藏PSA制氧成本偏高，且使用體驗差，嚴重影響了人們對PSA制氧機的認可度。另外，目前西藏市場上從事PSA制氧的企業眾多，魚龍混雜，一些產品質量低劣，嚴重擾亂了市場秩序，影響了人民對PSA制氧的客觀認知，急需規范引導。PSA制氧是當前比較適合的居家分散式供氧方式，但其成本依然偏高，需要在空壓機、分子篩材料、制氧工藝流程上開展高原化研究，開展國產替代研究，進一步提升性能、降低能耗、降低成本。VPSA工藝制氧的工作壓力遠小于PSA制氧，這使得VPSA制氧的能耗明顯降低，壽命明顯延長，且故障率低，尤其在高原空氣稀薄、低氣壓的環境下，上述優勢會更加明顯，將來會是西藏大規模集中供氧的一個較好選擇。

膜法制氧是一種新型的制氧技術，是根據空氣中不同組分在膜中的透過率不同而在膜的另一側獲取富氧空氣的技術，一般所得富氧空氣的氧濃度能達到30%～45%。近幾年通過科研攻關，已研制出出氧濃度高達99.5%以上的膜法制氧機，目前主要用于高原軍隊的后勤保障供氧[9-10]。膜法制氧在西藏主要用于青藏鐵路，別的應用場景并不多見，主要是這種技術成本比較高，還需要進一步科研攻關，降低成本，實現關鍵高性能膜材料的國產化。但這種技術有許多優點，比如動部件少、故障率低、可以具有大的新風換氣量，這些特點都非常適合西藏彌散供氧，尤其是大型會議場館的供氧要求。因此隨著技術的進步，這種制氧方式有可能會成為西藏制氧技術的一種不錯選擇。

1.2 西藏高原供氧技術發展現狀

制氧技術解決的是氧源供給的問題，而要實現安全、高效、舒適、低成本的供氧同樣需要提供先進的供氧技術。供氧終端有鼻吸式和彌散式，采用鼻吸式供氧非常簡單，也非常安全高效，但無法做到舒適。比如睡眠時或工作時，鼻吸式供氧就顯得非常不方便、不舒適。因此需要采用彌散式供氧，彌散式供氧主要是高原所特有的需求，目前西藏供氧工程的供氧方式主要是彌散式。為了對西藏的供氧工程進行規范，2017年，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局與中國國家標準化管理委員會聯合頒布了中華人民共和國國家標準GB/T 35414—2017《高原地區室內空間彌散供氧(氧調)要求》，隨后在2018年，西藏自治區住房和城鄉建設廳發布了DBJ 540004—2018《西藏自治區民用供氧設計標準》和DBJ 540005—2018《西藏自治區民用供氧工程施工及驗收規范》兩項地方標準。這些標準規范的頒布實施，為西藏地區民用供氧工程設計、實施提供了技術規范和標準，對供氧工程起到了很好的規范指導作用，促進了西藏供氧技術的發展。但西藏供氧體驗效果差，氧氣有效利用率低，供氧成本高的問題依然沒有得到有效解決，其根本原因是這些已經發布實施的標準規范是在現有技術基礎上的標準規范，彌散供氧缺乏系統全面深入的彌散理論及模型支撐的問題并沒有得到解決，亟需建立起符合實際的理論體系和理論模型，并將這些理論體現在彌散供氧設計、施工、驗收標準規范中。安全、高效、舒適、低成本彌散供氧設計目標的實現，同樣離不開彌散供氧智能控制終端的支持，因此需要開發出滿足上述理論要求、適應高原彌散供氧各類應用場景的智能控制終端。比如居家睡眠場景下的定域彌散智能控制終端，會議場景下的既能保證充足的氧濃度又能保證CO2等有害氣體不超標的智能控制終端。目前，在西藏雖有各種不斷改進的智能終端被研制出來，但多為在外觀結構上的改進，滿足安全、高效、舒適、低成本的彌散供氧目標要求的智能控制終端還需要進一步研究開發。

1.3 西藏高原供氧工程現狀

缺氧是損傷西藏高原人民生命健康的主要因素，為了提高久居西藏人民的健康生活水平，改善人居環境，西藏自治區政府正在倡導和大力推動供氧工程。西藏的供氧工程供氧方式主要是彌散式，這是西藏等高原地區所特有的需要。供氧工程的實施是提高西藏人民健康生活水平的需要，同時也體現了國家和自治區黨委政府對在西藏工作生活的廣大人民的關愛，是民生工程、民心工程。目前西藏供氧工程所采用的氧源主要有兩種：液氧和PSA制氧機，而供氧管道及彌散控制終端差別不大。具體使用液氧還是PSA制氧機供氧，基本由使用單位自主決定，缺少必要的科學論證，更沒有統一的指導文件和技術規范。因此亟需政府組織技術科研力量進行廣泛研究論證，結合西藏實際及當前制氧技術發展情況，制定供氧工程氧源選擇的指導性文件及技術規范，提高供氧工程氧源選擇的科學性，節約供氧工程造價及運行維護成本，確保供氧工程發揮應有的效益。

1.4 西藏高原制供氧產業發展現狀

西藏制供氧企業多為小微企業，極少量較大型企業也是內地企業的分公司，主要為銷售型公司，基本沒有生產，更不用說進行技術研發。因此西藏制供氧企業整體實力弱而散，創新意識弱，創新能力不足，而且由于沒有建立起有效的監管體系，一些無良企業將質量低劣的產品低價銷售給用戶，嚴重擾亂了市場秩序，阻礙了西藏制供氧行業的健康發展。因此，當前西藏制供氧產業急需規范，制定行業標準，建立行業協會，形成產業聯盟，淘汰劣質產品，壓縮無良企業生存空間，促進有理想、有情懷、想干事創業的優秀企業健康發展，促進西藏制供氧產業健康發展。西藏制供氧產業要健康發展，還需要政府給予政策引導支持，尤其是科技創新支持。通過政府引導支持，區內外高校、科研單位、企業共同參與，形成政產學研用的創新體系和機制，解決制約西藏制供氧產業發展的關鍵核心材料和器件問題，形成適用于高原的制供氧系統理論體系，并將這些成果創新性的集成應用在各類制供氧場景，最終實現安全、高效、舒適、低成本供氧，發展形成西藏特有的制供氧行業體系及創新體系，將制供氧打造成西藏特色產業、高科技產業。這不僅能解決西藏的健康問題，同時能解決西藏的就業問題，從而實現將國家關愛的“輸血”工程轉變為西藏高質量發展的“造血”工程。

2 西藏高原制供氧存在的問題

西藏制供氧從無到有，從醫用到民用，發展至今確實取得了較大的成績，改善了西藏人居環境，提升了西藏人民的健康生活水平。然而當前西藏制供氧仍然存在著許多亟需解決的問題，正是這些問題的存在對西藏制供氧的進一步健康發展帶來了諸多阻礙。總的來看，當前西藏制供氧存在的問題主要有：

1.西藏現存的制氧技術大多直接引自內地，由于不適應高原環境，存在制氧設備的性能降低、壽命降低、能耗升高，最終造成制氧成本高而體驗卻不夠好。2.彌散供氧主要是高原才特有的需求，現有的設計標準規范中所指彌散供氧是全屋彌散，氧氣有效利用率低，對于會議室等人員密集場合，只是簡單的補充氧氣未認真考慮新風換氣、二氧化碳濃度控制等室內全面環境調控，供氧效果不佳。3.從產業發展來看，西藏制供氧企業多為小微企業，極少量較大型企業也是內地企業的分公司，企業主要為銷售型公司，基本沒有生產，技術力量薄弱，創新意識及創新能力不足，而且由于沒有建立起有效的監管體系，一些無良企業將質量低劣的產品低價銷售給用戶，嚴重擾亂了市場秩序，阻礙了西藏制供氧行業的健康發展，亟需規范。4.政府雖然在大力推進供氧工程，真心實意為西藏人民辦好事、辦實事，但是缺少全面系統的發展規劃，這主要是因為彌散供氧是西藏特有事物，內地沒有現成經驗可供借鑒，沒有專業的機構可以為西藏供氧工程提供適合西藏的技術咨詢，而西藏本地的科研機構和大專院校也未開展過相關的科學研究，制供氧在本地技術和科研積累不足。5.供氧對人體身心健康積極作用的基礎研究不足，比如供氧如何對抗或減緩高原缺氧對人體的損傷機制還不明確有待研究；供氧的科學劑量缺少明確科學的依據及理論支撐；供氧干預下人體對高原缺氧環境的習服和脫習服的生理機制還有待研究。

3 西藏高原制供氧發展建議

制供氧對西藏來說是件意義十分重大的事情，可以解決西藏人民的缺氧問題，對抗缺氧對人體的損傷，提升西藏人民的健康生活水平，這符合國家治邊穩藏戰略要求，符合第七次西藏工作座談會精神。但是要把制供氧這件好事辦好、發展好，卻不是一件容易的事情，需要我們認真思考，綜合考慮，總結經驗教訓，并結合西藏實際，著眼于長遠，用創新的思維，發展的眼光，去解決當前的問題，去謀劃長遠的、可持續的、能真正造福西藏人民的發展規劃。第一，政府要組織區內外高校、科研機構、各類企業對西藏制供氧進行全面的發展規劃，制定引導性、規范性文件，制定支持產業發展的政策，全面引導、支持、規范供氧工程、制供氧產業發展。通過供氧工程的實施，引導、培育西藏本地的制供氧企業發展，將制供氧發展為西藏的特色產業，高新技術產業，有效解決本地就業，實現西藏經濟社會高質量發展。第二，要開展政產學研，聯合區內外優秀的高水平的高校、科研院所、企業，在政府部門的積極引導下開展科研攻關和技術創新，解決當前制氧技術在西藏應用的關鍵核心問題，解決安全、高效、舒適、低成本供氧的理論問題，開發出合格的智能控制終端，通過系統解決制約西藏制供氧發展的技術問題，提升西藏制供氧技術水平，提升供氧體驗，降低供氧成本。第三，要建立行業協會，形成行業聯盟，制定行業標準規范，建立第三方檢測認證機構，對西藏制供氧行業進行約束規范，為好的企業創造健康發展環境，讓劣質企業寸步難行，被市場淘汰，促進制供氧行業發展，最終成為西藏的特色產業、高科技產業、優勢產業。第四，要開展吸氧對人體生理、心理影響的基礎研究，開展在吸氧干預下人體在缺氧環境的習服及脫習服研究，弄清科學原理及機制，全面、明確回答高原缺氧相關的生命保障問題。第五，從高原生命保障和環境控制的角度，可以把制供氧歸為西藏大學生態學一流學科建設范疇，西藏自治區政府可以將制供氧與支持西藏大學一流學科建設聯系起來，促進西藏高等教育發展，促進西藏高等學校學科發展及人才培養能力提升，為西藏制供氧行業提供源源不斷的高素質人才。

4 總結及西藏高原制供氧未來發展展望

西藏高原制供氧意義重大，符合國家治邊穩藏戰略需求，符合中央第七次西藏工作座談會精神，是自治區政府正在大力推進的民心、民生工程。近年來西藏制供氧產業得到了較快的發展，制供氧技術水平有一定提高，但目前仍然存在很多問題，這些問題制約了西藏制供氧的進一步發展，要實現西藏安全、高效、舒適、低成本供氧目標，仍然有很長的路要走。但是，相信通過區內外高校、科研院所、企業的共同努力，通過高原制供氧技術的不斷創新，通過政府的引導、支持和管理創新，通過成立行業協會、企業聯盟并積極發揮作用，在西藏一定會實現安全、高效、舒適、低成本供氧，同時形成獨具西藏特色的制供氧高新技術產業，解決當地就業，造福西藏人民，支撐西藏經濟社會高質量發展，甚至在不遠的將來，還有可能將西藏制供氧技術輸出到世界所有需要供氧的高原地區，造福全世界高原人民。