西藏高原制供氧发展现状存在问题及未来发展思考

李 勇，孟芳兵，吴 琪，赵懂叶，王世锋

(西藏大学 a.理学院；b.供氧研究院，西藏 拉萨 850000)

0 引 言

西藏高原平均海拔4000 m以上，高寒、缺氧、干燥、低气压是其显著的气候环境特征，这种高原气候环境对长期生活工作在西藏的人民身心健康造成了诸多不可逆的严重损伤[1-2]。根据2019年国家卫生健康委员会公布的数据，西藏人均预期寿命比全国人均预期寿命低6-7岁，与上海等健康水平高的地区相比更是差距明显，人均预期寿命差距高达13岁[3-4]。为了改善西藏人居环境，提高西藏人民的健康生活水平，西藏自治区政府主席齐扎拉时任拉萨市市委书记时，就提出了“树上山、河变湖、暖入户、氧进家”的城市人居环境建设目标。十三五时期，西藏自治区政府大力推动实施了“氧进家”之民生工程、民心工程，已分批次在拉萨、那曲、阿里、日喀则等地试点建设了供氧工程，取得了初步成效，十四五时期西藏将以更大的力度推进实施“氧进家”工程，预计供氧工程规模将达到百亿元。2020年5月27日，在第十三届全国人大三次会议上西藏代表团以代表团的名义共提出了3个建议，其中一个就是“关于支持西藏高海拔地区供氧工程建设和运行维护的建议”[5]。习近平在第七次西藏工作座谈会上指出，“要关心爱护西藏干部职工，重视健康保障工作，研发并推广适用高海拔地区的医疗保健新设备新技术，不断提高他们的健康水平”[6]。大力发展制供氧，实施供氧工程对于改善西藏人居环境，提升西藏人民健康生活水平，具有重要的作用，符合国家第七次西藏工作座谈会精神，符合治边稳藏战略要求，是自治区政府正在大力倡导、推动实施的民生、民心工程。

1 西藏高原制供氧发展现状

在我国大多数地区，制供氧主要应用在工业及医疗领域，较少涉及民用，而在西藏，由于高原缺氧的气候环境及轻工业为主的工业结构，决定了其制供氧主要为民用和医用。在中央关心、全国支援下，在西藏自治区党委和政府的正确领导下，西藏人民积极进取、努力奋斗，取得了经济社会的快速发展，人民生活水平大幅度提高，人民的健康意识不断增强，人民对解决缺氧危害的要求愈加强烈。为了改善西藏人居环境，提升西藏人民健康生活水平，西藏自治区政府大力倡导和推动供氧工程，发展制供氧产业，取得了一定的成就。但是，弥散供氧主要是高原地区才有的特殊需求，内地没有完全适合西藏的成熟技术和经验供学习借鉴，西藏本地高等院校和科研院所也很少开展相关研究，区内外缺少能够提供全面技术咨询的专业机构及熟悉西藏制供氧的专业人才，这使得西藏各级政府供氧工程及制供氧产业发展规划得不到有力的技术咨询支持。目前，西藏的制供氧企业大多为小微企业，主要从事制供氧设备的销售安装或维保，技术力量微弱，没有实力和能力开展技术研发，许多阻碍西藏高原制供氧发展的问题长期得不到有效解决。总的来看，在西藏自治区政府的倡导和大力支持下，西藏制供氧取得了一定的成就，但依然存在很多问题需要解决。

1.1 西藏高原制氧技术发展现状

目前西藏制氧技术主要有三类：深冷法、变压吸附法、膜法，原料均为空气。深冷法制取液氧是制氧的传统方法，也是西藏最早使用的氧源，当时主要用于医院。当前，在西藏的弥散供氧工程中也在使用液氧，比如西藏那曲地区和拉萨市部分厅局单位的供氧工程，就是采用液氧作为弥散供氧的氧源。深冷法制取液氧是通过将空气加压、冷却获得液态空气，再通过精馏将液氧、液氮等空气成分分离，从而获得液氧的方法。该方法主要用于大规模氧气制备，在西藏高原上由于气压低、空气稀薄，制氧能耗较内地高，且产品中的液氮、液氦本地难以消纳，使得该方法在西藏的制氧成本居高不下。

变压吸附法制氧主要有PSA和VPSA两种制备工艺，两种工艺的原理相同，均是利用分子筛将压缩空气中的氮气吸附，从而制取氧气的方法[7]。PSA主要用于中小型制氧场景，VPSA主要用于中大规模制氧，且尚未取得医疗器械资质，目前主要用于工业制氧。两种工艺相比，VPSA制氧能耗远低于PSA，在内地VPSA制氧能耗已经低至0.35 kW·h/m3[8]。PSA变压吸附法制氧是当前西藏应用最广泛的制氧技术，主要用在居家分散式供氧及单位办公楼集中供氧，但由于西藏空气稀薄、气压低，PSA制氧机在西藏制氧能耗高、使用寿命、制氧性能明显降低，且由于西藏缺乏专业的维护工人，致使制氧机维保困难，故障率高，这些因素的存在使西藏PSA制氧成本偏高，且使用体验差，严重影响了人们对PSA制氧机的认可度。另外，目前西藏市场上从事PSA制氧的企业众多，鱼龙混杂，一些产品质量低劣，严重扰乱了市场秩序，影响了人民对PSA制氧的客观认知，急需规范引导。PSA制氧是当前比较适合的居家分散式供氧方式，但其成本依然偏高，需要在空压机、分子筛材料、制氧工艺流程上开展高原化研究，开展国产替代研究，进一步提升性能、降低能耗、降低成本。VPSA工艺制氧的工作压力远小于PSA制氧，这使得VPSA制氧的能耗明显降低，寿命明显延长，且故障率低，尤其在高原空气稀薄、低气压的环境下，上述优势会更加明显，将来会是西藏大规模集中供氧的一个较好选择。

膜法制氧是一种新型的制氧技术，是根据空气中不同组分在膜中的透过率不同而在膜的另一侧获取富氧空气的技术，一般所得富氧空气的氧浓度能达到30%～45%。近几年通过科研攻关，已研制出出氧浓度高达99.5%以上的膜法制氧机，目前主要用于高原军队的后勤保障供氧[9-10]。膜法制氧在西藏主要用于青藏铁路，别的应用场景并不多见，主要是这种技术成本比较高，还需要进一步科研攻关，降低成本，实现关键高性能膜材料的国产化。但这种技术有许多优点，比如动部件少、故障率低、可以具有大的新风换气量，这些特点都非常适合西藏弥散供氧，尤其是大型会议场馆的供氧要求。因此随着技术的进步，这种制氧方式有可能会成为西藏制氧技术的一种不错选择。

1.2 西藏高原供氧技术发展现状

制氧技术解决的是氧源供给的问题，而要实现安全、高效、舒适、低成本的供氧同样需要提供先进的供氧技术。供氧终端有鼻吸式和弥散式，采用鼻吸式供氧非常简单，也非常安全高效，但无法做到舒适。比如睡眠时或工作时，鼻吸式供氧就显得非常不方便、不舒适。因此需要采用弥散式供氧，弥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弥散式。为了对西藏的供氧工程进行规范，2017年，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局与中国国家标准化管理委员会联合颁布了中华人民共和国国家标准GB/T 35414—2017《高原地区室内空间弥散供氧(氧调)要求》，随后在2018年，西藏自治区住房和城乡建设厅发布了DBJ 540004—2018《西藏自治区民用供氧设计标准》和DBJ 540005—2018《西藏自治区民用供氧工程施工及验收规范》两项地方标准。这些标准规范的颁布实施，为西藏地区民用供氧工程设计、实施提供了技术规范和标准，对供氧工程起到了很好的规范指导作用，促进了西藏供氧技术的发展。但西藏供氧体验效果差，氧气有效利用率低，供氧成本高的问题依然没有得到有效解决，其根本原因是这些已经发布实施的标准规范是在现有技术基础上的标准规范，弥散供氧缺乏系统全面深入的弥散理论及模型支撑的问题并没有得到解决，亟需建立起符合实际的理论体系和理论模型，并将这些理论体现在弥散供氧设计、施工、验收标准规范中。安全、高效、舒适、低成本弥散供氧设计目标的实现，同样离不开弥散供氧智能控制终端的支持，因此需要开发出满足上述理论要求、适应高原弥散供氧各类应用场景的智能控制终端。比如居家睡眠场景下的定域弥散智能控制终端，会议场景下的既能保证充足的氧浓度又能保证CO2等有害气体不超标的智能控制终端。目前，在西藏虽有各种不断改进的智能终端被研制出来，但多为在外观结构上的改进，满足安全、高效、舒适、低成本的弥散供氧目标要求的智能控制终端还需要进一步研究开发。

1.3 西藏高原供氧工程现状

缺氧是损伤西藏高原人民生命健康的主要因素，为了提高久居西藏人民的健康生活水平，改善人居环境，西藏自治区政府正在倡导和大力推动供氧工程。西藏的供氧工程供氧方式主要是弥散式，这是西藏等高原地区所特有的需要。供氧工程的实施是提高西藏人民健康生活水平的需要，同时也体现了国家和自治区党委政府对在西藏工作生活的广大人民的关爱，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两种：液氧和PSA制氧机，而供氧管道及弥散控制终端差别不大。具体使用液氧还是PSA制氧机供氧，基本由使用单位自主决定，缺少必要的科学论证，更没有统一的指导文件和技术规范。因此亟需政府组织技术科研力量进行广泛研究论证，结合西藏实际及当前制氧技术发展情况，制定供氧工程氧源选择的指导性文件及技术规范，提高供氧工程氧源选择的科学性，节约供氧工程造价及运行维护成本，确保供氧工程发挥应有的效益。

1.4 西藏高原制供氧产业发展现状

西藏制供氧企业多为小微企业，极少量较大型企业也是内地企业的分公司，主要为销售型公司，基本没有生产，更不用说进行技术研发。因此西藏制供氧企业整体实力弱而散，创新意识弱，创新能力不足，而且由于没有建立起有效的监管体系，一些无良企业将质量低劣的产品低价销售给用户，严重扰乱了市场秩序，阻碍了西藏制供氧行业的健康发展。因此，当前西藏制供氧产业急需规范，制定行业标准，建立行业协会，形成产业联盟，淘汰劣质产品，压缩无良企业生存空间，促进有理想、有情怀、想干事创业的优秀企业健康发展，促进西藏制供氧产业健康发展。西藏制供氧产业要健康发展，还需要政府给予政策引导支持，尤其是科技创新支持。通过政府引导支持，区内外高校、科研单位、企业共同参与，形成政产学研用的创新体系和机制，解决制约西藏制供氧产业发展的关键核心材料和器件问题，形成适用于高原的制供氧系统理论体系，并将这些成果创新性的集成应用在各类制供氧场景，最终实现安全、高效、舒适、低成本供氧，发展形成西藏特有的制供氧行业体系及创新体系，将制供氧打造成西藏特色产业、高科技产业。这不仅能解决西藏的健康问题，同时能解决西藏的就业问题，从而实现将国家关爱的“输血”工程转变为西藏高质量发展的“造血”工程。

2 西藏高原制供氧存在的问题

西藏制供氧从无到有，从医用到民用，发展至今确实取得了较大的成绩，改善了西藏人居环境，提升了西藏人民的健康生活水平。然而当前西藏制供氧仍然存在着许多亟需解决的问题，正是这些问题的存在对西藏制供氧的进一步健康发展带来了诸多阻碍。总的来看，当前西藏制供氧存在的问题主要有：

1.西藏现存的制氧技术大多直接引自内地，由于不适应高原环境，存在制氧设备的性能降低、寿命降低、能耗升高，最终造成制氧成本高而体验却不够好。2.弥散供氧主要是高原才特有的需求，现有的设计标准规范中所指弥散供氧是全屋弥散，氧气有效利用率低，对于会议室等人员密集场合，只是简单的补充氧气未认真考虑新风换气、二氧化碳浓度控制等室内全面环境调控，供氧效果不佳。3.从产业发展来看，西藏制供氧企业多为小微企业，极少量较大型企业也是内地企业的分公司，企业主要为销售型公司，基本没有生产，技术力量薄弱，创新意识及创新能力不足，而且由于没有建立起有效的监管体系，一些无良企业将质量低劣的产品低价销售给用户，严重扰乱了市场秩序，阻碍了西藏制供氧行业的健康发展，亟需规范。4.政府虽然在大力推进供氧工程，真心实意为西藏人民办好事、办实事，但是缺少全面系统的发展规划，这主要是因为弥散供氧是西藏特有事物，内地没有现成经验可供借鉴，没有专业的机构可以为西藏供氧工程提供适合西藏的技术咨询，而西藏本地的科研机构和大专院校也未开展过相关的科学研究，制供氧在本地技术和科研积累不足。5.供氧对人体身心健康积极作用的基础研究不足，比如供氧如何对抗或减缓高原缺氧对人体的损伤机制还不明确有待研究；供氧的科学剂量缺少明确科学的依据及理论支撑；供氧干预下人体对高原缺氧环境的习服和脱习服的生理机制还有待研究。

3 西藏高原制供氧发展建议

制供氧对西藏来说是件意义十分重大的事情，可以解决西藏人民的缺氧问题，对抗缺氧对人体的损伤，提升西藏人民的健康生活水平，这符合国家治边稳藏战略要求，符合第七次西藏工作座谈会精神。但是要把制供氧这件好事办好、发展好，却不是一件容易的事情，需要我们认真思考，综合考虑，总结经验教训，并结合西藏实际，着眼于长远，用创新的思维，发展的眼光，去解决当前的问题，去谋划长远的、可持续的、能真正造福西藏人民的发展规划。第一，政府要组织区内外高校、科研机构、各类企业对西藏制供氧进行全面的发展规划，制定引导性、规范性文件，制定支持产业发展的政策，全面引导、支持、规范供氧工程、制供氧产业发展。通过供氧工程的实施，引导、培育西藏本地的制供氧企业发展，将制供氧发展为西藏的特色产业，高新技术产业，有效解决本地就业，实现西藏经济社会高质量发展。第二，要开展政产学研，联合区内外优秀的高水平的高校、科研院所、企业，在政府部门的积极引导下开展科研攻关和技术创新，解决当前制氧技术在西藏应用的关键核心问题，解决安全、高效、舒适、低成本供氧的理论问题，开发出合格的智能控制终端，通过系统解决制约西藏制供氧发展的技术问题，提升西藏制供氧技术水平，提升供氧体验，降低供氧成本。第三，要建立行业协会，形成行业联盟，制定行业标准规范，建立第三方检测认证机构，对西藏制供氧行业进行约束规范，为好的企业创造健康发展环境，让劣质企业寸步难行，被市场淘汰，促进制供氧行业发展，最终成为西藏的特色产业、高科技产业、优势产业。第四，要开展吸氧对人体生理、心理影响的基础研究，开展在吸氧干预下人体在缺氧环境的习服及脱习服研究，弄清科学原理及机制，全面、明确回答高原缺氧相关的生命保障问题。第五，从高原生命保障和环境控制的角度，可以把制供氧归为西藏大学生态学一流学科建设范畴，西藏自治区政府可以将制供氧与支持西藏大学一流学科建设联系起来，促进西藏高等教育发展，促进西藏高等学校学科发展及人才培养能力提升，为西藏制供氧行业提供源源不断的高素质人才。

4 总结及西藏高原制供氧未来发展展望

西藏高原制供氧意义重大，符合国家治边稳藏战略需求，符合中央第七次西藏工作座谈会精神，是自治区政府正在大力推进的民心、民生工程。近年来西藏制供氧产业得到了较快的发展，制供氧技术水平有一定提高，但目前仍然存在很多问题，这些问题制约了西藏制供氧的进一步发展，要实现西藏安全、高效、舒适、低成本供氧目标，仍然有很长的路要走。但是，相信通过区内外高校、科研院所、企业的共同努力，通过高原制供氧技术的不断创新，通过政府的引导、支持和管理创新，通过成立行业协会、企业联盟并积极发挥作用，在西藏一定会实现安全、高效、舒适、低成本供氧，同时形成独具西藏特色的制供氧高新技术产业，解决当地就业，造福西藏人民，支撑西藏经济社会高质量发展，甚至在不远的将来，还有可能将西藏制供氧技术输出到世界所有需要供氧的高原地区，造福全世界高原人民。