李 勇,孟芳兵,吳 琪,趙懂葉,王世鋒
(西藏大學(xué) a.理學(xué)院;b.供氧研究院,西藏 拉薩 850000)
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(huán)境特征,這種高原氣候環(huán)境對(duì)長(zhǎng)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(yán)重?fù)p傷[1-2]。根據(jù)2019年國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)公布的數(shù)據(jù),西藏人均預(yù)期壽命比全國(guó)人均預(yù)期壽命低6-7歲,與上海等健康水平高的地區(qū)相比更是差距明顯,人均預(yù)期壽命差距高達(dá)13歲[3-4]。為了改善西藏人居環(huán)境,提高西藏人民的健康生活水平,西藏自治區(qū)政府主席齊扎拉時(shí)任拉薩市市委書記時(shí),就提出了“樹上山、河變湖、暖入戶、氧進(jìn)家”的城市人居環(huán)境建設(shè)目標(biāo)。十三五時(shí)期,西藏自治區(qū)政府大力推動(dòng)實(shí)施了“氧進(jìn)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(diǎn)建設(shè)了供氧工程,取得了初步成效,十四五時(shí)期西藏將以更大的力度推進(jìn)實(shí)施“氧進(jìn)家”工程,預(yù)計(jì)供氧工程規(guī)模將達(dá)到百億元。2020年5月27日,在第十三屆全國(guó)人大三次會(huì)議上西藏代表團(tuán)以代表團(tuán)的名義共提出了3個(gè)建議,其中一個(gè)就是“關(guān)于支持西藏高海拔地區(qū)供氧工程建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)的建議”[5]。習(xí)近平在第七次西藏工作座談會(huì)上指出,“要關(guān)心愛護(hù)西藏干部職工,重視健康保障工作,研發(fā)并推廣適用高海拔地區(qū)的醫(yī)療保健新設(shè)備新技術(shù),不斷提高他們的健康水平”[6]。大力發(fā)展制供氧,實(shí)施供氧工程對(duì)于改善西藏人居環(huán)境,提升西藏人民健康生活水平,具有重要的作用,符合國(guó)家第七次西藏工作座談會(huì)精神,符合治邊穩(wěn)藏戰(zhàn)略要求,是自治區(qū)政府正在大力倡導(dǎo)、推動(dòng)實(shí)施的民生、民心工程。
在我國(guó)大多數(shù)地區(qū),制供氧主要應(yīng)用在工業(yè)及醫(yī)療領(lǐng)域,較少涉及民用,而在西藏,由于高原缺氧的氣候環(huán)境及輕工業(yè)為主的工業(yè)結(jié)構(gòu),決定了其制供氧主要為民用和醫(yī)用。在中央關(guān)心、全國(guó)支援下,在西藏自治區(qū)黨委和政府的正確領(lǐng)導(dǎo)下,西藏人民積極進(jìn)取、努力奮斗,取得了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,人民生活水平大幅度提高,人民的健康意識(shí)不斷增強(qiáng),人民對(duì)解決缺氧危害的要求愈加強(qiáng)烈。為了改善西藏人居環(huán)境,提升西藏人民健康生活水平,西藏自治區(qū)政府大力倡導(dǎo)和推動(dòng)供氧工程,發(fā)展制供氧產(chǎn)業(yè),取得了一定的成就。但是,彌散供氧主要是高原地區(qū)才有的特殊需求,內(nèi)地沒有完全適合西藏的成熟技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)供學(xué)習(xí)借鑒,西藏本地高等院校和科研院所也很少開展相關(guān)研究,區(qū)內(nèi)外缺少能夠提供全面技術(shù)咨詢的專業(yè)機(jī)構(gòu)及熟悉西藏制供氧的專業(yè)人才,這使得西藏各級(jí)政府供氧工程及制供氧產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃得不到有力的技術(shù)咨詢支持。目前,西藏的制供氧企業(yè)大多為小微企業(yè),主要從事制供氧設(shè)備的銷售安裝或維保,技術(shù)力量微弱,沒有實(shí)力和能力開展技術(shù)研發(fā),許多阻礙西藏高原制供氧發(fā)展的問題長(zhǎng)期得不到有效解決。總的來(lái)看,在西藏自治區(qū)政府的倡導(dǎo)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。
目前西藏制氧技術(shù)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(tǒng)方法,也是西藏最早使用的氧源,當(dāng)時(shí)主要用于醫(yī)院。當(dāng)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(qū)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(tài)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(guī)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(nèi)地高,且產(chǎn)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?dú)馕?,從而制取氧氣的方法[7]。PSA主要用于中小型制氧場(chǎng)景,VPSA主要用于中大規(guī)模制氧,且尚未取得醫(yī)療器械資質(zhì),目前主要用于工業(yè)制氧。兩種工藝相比,VPSA制氧能耗遠(yuǎn)低于PSA,在內(nèi)地VPSA制氧能耗已經(jīng)低至0.35 kW·h/m3[8]。PSA變壓吸附法制氧是當(dāng)前西藏應(yīng)用最廣泛的制氧技術(shù),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(jī)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(yè)的維護(hù)工人,致使制氧機(jī)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(yàn)差,嚴(yán)重影響了人們對(duì)PSA制氧機(jī)的認(rèn)可度。另外,目前西藏市場(chǎng)上從事PSA制氧的企業(yè)眾多,魚龍混雜,一些產(chǎn)品質(zhì)量低劣,嚴(yán)重?cái)_亂了市場(chǎng)秩序,影響了人民對(duì)PSA制氧的客觀認(rèn)知,急需規(guī)范引導(dǎo)。PSA制氧是當(dāng)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(jī)、分子篩材料、制氧工藝流程上開展高原化研究,開展國(guó)產(chǎn)替代研究,進(jìn)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(yuǎn)小于PSA制氧,這使得VPSA制氧的能耗明顯降低,壽命明顯延長(zhǎng),且故障率低,尤其在高原空氣稀薄、低氣壓的環(huán)境下,上述優(yōu)勢(shì)會(huì)更加明顯,將來(lái)會(huì)是西藏大規(guī)模集中供氧的一個(gè)較好選擇。
膜法制氧是一種新型的制氧技術(shù),是根據(jù)空氣中不同組分在膜中的透過率不同而在膜的另一側(cè)獲取富氧空氣的技術(shù),一般所得富氧空氣的氧濃度能達(dá)到30%~45%。近幾年通過科研攻關(guān),已研制出出氧濃度高達(dá)99.5%以上的膜法制氧機(jī),目前主要用于高原軍隊(duì)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(yīng)用場(chǎng)景并不多見,主要是這種技術(shù)成本比較高,還需要進(jìn)一步科研攻關(guān),降低成本,實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵高性能膜材料的國(guó)產(chǎn)化。但這種技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn),比如動(dòng)部件少、故障率低、可以具有大的新風(fēng)換氣量,這些特點(diǎn)都非常適合西藏彌散供氧,尤其是大型會(huì)議場(chǎng)館的供氧要求。因此隨著技術(shù)的進(jìn)步,這種制氧方式有可能會(huì)成為西藏制氧技術(shù)的一種不錯(cuò)選擇。
制氧技術(shù)解決的是氧源供給的問題,而要實(shí)現(xiàn)安全、高效、舒適、低成本的供氧同樣需要提供先進(jìn)的供氧技術(shù)。供氧終端有鼻吸式和彌散式,采用鼻吸式供氧非常簡(jiǎn)單,也非常安全高效,但無(wú)法做到舒適。比如睡眠時(shí)或工作時(shí),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(duì)西藏的供氧工程進(jìn)行規(guī)范,2017年,中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局與中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)聯(lián)合頒布了中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 35414—2017《高原地區(qū)室內(nèi)空間彌散供氧(氧調(diào))要求》,隨后在2018年,西藏自治區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳發(fā)布了DBJ 540004—2018《西藏自治區(qū)民用供氧設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和DBJ 540005—2018《西藏自治區(qū)民用供氧工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》兩項(xiàng)地方標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的頒布實(shí)施,為西藏地區(qū)民用供氧工程設(shè)計(jì)、實(shí)施提供了技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),對(duì)供氧工程起到了很好的規(guī)范指導(dǎo)作用,促進(jìn)了西藏供氧技術(shù)的發(fā)展。但西藏供氧體驗(yàn)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(jīng)發(fā)布實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,彌散供氧缺乏系統(tǒng)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(shí)際的理論體系和理論模型,并將這些理論體現(xiàn)在彌散供氧設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中。安全、高效、舒適、低成本彌散供氧設(shè)計(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),同樣離不開彌散供氧智能控制終端的支持,因此需要開發(fā)出滿足上述理論要求、適應(yīng)高原彌散供氧各類應(yīng)用場(chǎng)景的智能控制終端。比如居家睡眠場(chǎng)景下的定域彌散智能控制終端,會(huì)議場(chǎng)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(biāo)的智能控制終端。目前,在西藏雖有各種不斷改進(jìn)的智能終端被研制出來(lái),但多為在外觀結(jié)構(gòu)上的改進(jìn),滿足安全、高效、舒適、低成本的彌散供氧目標(biāo)要求的智能控制終端還需要進(jìn)一步研究開發(fā)。
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(huán)境,西藏自治區(qū)政府正在倡導(dǎo)和大力推動(dòng)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(qū)所特有的需要。供氧工程的實(shí)施是提高西藏人民健康生活水平的需要,同時(shí)也體現(xiàn)了國(guó)家和自治區(qū)黨委政府對(duì)在西藏工作生活的廣大人民的關(guān)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(jī),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(jī)供氧,基本由使用單位自主決定,缺少必要的科學(xué)論證,更沒有統(tǒng)一的指導(dǎo)文件和技術(shù)規(guī)范。因此亟需政府組織技術(shù)科研力量進(jìn)行廣泛研究論證,結(jié)合西藏實(shí)際及當(dāng)前制氧技術(shù)發(fā)展情況,制定供氧工程氧源選擇的指導(dǎo)性文件及技術(shù)規(guī)范,提高供氧工程氧源選擇的科學(xué)性,節(jié)約供氧工程造價(jià)及運(yùn)行維護(hù)成本,確保供氧工程發(fā)揮應(yīng)有的效益。
西藏制供氧企業(yè)多為小微企業(yè),極少量較大型企業(yè)也是內(nèi)地企業(yè)的分公司,主要為銷售型公司,基本沒有生產(chǎn),更不用說進(jìn)行技術(shù)研發(fā)。因此西藏制供氧企業(yè)整體實(shí)力弱而散,創(chuàng)新意識(shí)弱,創(chuàng)新能力不足,而且由于沒有建立起有效的監(jiān)管體系,一些無(wú)良企業(yè)將質(zhì)量低劣的產(chǎn)品低價(jià)銷售給用戶,嚴(yán)重?cái)_亂了市場(chǎng)秩序,阻礙了西藏制供氧行業(yè)的健康發(fā)展。因此,當(dāng)前西藏制供氧產(chǎn)業(yè)急需規(guī)范,制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),建立行業(yè)協(xié)會(huì),形成產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,淘汰劣質(zhì)產(chǎn)品,壓縮無(wú)良企業(yè)生存空間,促進(jìn)有理想、有情懷、想干事創(chuàng)業(yè)的優(yōu)秀企業(yè)健康發(fā)展,促進(jìn)西藏制供氧產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。西藏制供氧產(chǎn)業(yè)要健康發(fā)展,還需要政府給予政策引導(dǎo)支持,尤其是科技創(chuàng)新支持。通過政府引導(dǎo)支持,區(qū)內(nèi)外高校、科研單位、企業(yè)共同參與,形成政產(chǎn)學(xué)研用的創(chuàng)新體系和機(jī)制,解決制約西藏制供氧產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵核心材料和器件問題,形成適用于高原的制供氧系統(tǒng)理論體系,并將這些成果創(chuàng)新性的集成應(yīng)用在各類制供氧場(chǎng)景,最終實(shí)現(xiàn)安全、高效、舒適、低成本供氧,發(fā)展形成西藏特有的制供氧行業(yè)體系及創(chuàng)新體系,將制供氧打造成西藏特色產(chǎn)業(yè)、高科技產(chǎn)業(yè)。這不僅能解決西藏的健康問題,同時(shí)能解決西藏的就業(yè)問題,從而實(shí)現(xiàn)將國(guó)家關(guān)愛的“輸血”工程轉(zhuǎn)變?yōu)槲鞑馗哔|(zhì)量發(fā)展的“造血”工程。
西藏制供氧從無(wú)到有,從醫(yī)用到民用,發(fā)展至今確實(shí)取得了較大的成績(jī),改善了西藏人居環(huán)境,提升了西藏人民的健康生活水平。然而當(dāng)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(duì)西藏制供氧的進(jìn)一步健康發(fā)展帶來(lái)了諸多阻礙??偟膩?lái)看,當(dāng)前西藏制供氧存在的問題主要有:
1.西藏現(xiàn)存的制氧技術(shù)大多直接引自內(nèi)地,由于不適應(yīng)高原環(huán)境,存在制氧設(shè)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(yàn)卻不夠好。2.彌散供氧主要是高原才特有的需求,現(xiàn)有的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中所指彌散供氧是全屋彌散,氧氣有效利用率低,對(duì)于會(huì)議室等人員密集場(chǎng)合,只是簡(jiǎn)單的補(bǔ)充氧氣未認(rèn)真考慮新風(fēng)換氣、二氧化碳濃度控制等室內(nèi)全面環(huán)境調(diào)控,供氧效果不佳。3.從產(chǎn)業(yè)發(fā)展來(lái)看,西藏制供氧企業(yè)多為小微企業(yè),極少量較大型企業(yè)也是內(nèi)地企業(yè)的分公司,企業(yè)主要為銷售型公司,基本沒有生產(chǎn),技術(shù)力量薄弱,創(chuàng)新意識(shí)及創(chuàng)新能力不足,而且由于沒有建立起有效的監(jiān)管體系,一些無(wú)良企業(yè)將質(zhì)量低劣的產(chǎn)品低價(jià)銷售給用戶,嚴(yán)重?cái)_亂了市場(chǎng)秩序,阻礙了西藏制供氧行業(yè)的健康發(fā)展,亟需規(guī)范。4.政府雖然在大力推進(jìn)供氧工程,真心實(shí)意為西藏人民辦好事、辦實(shí)事,但是缺少全面系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃,這主要是因?yàn)閺浬⒐┭跏俏鞑靥赜惺挛铮瑑?nèi)地沒有現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)可供借鑒,沒有專業(yè)的機(jī)構(gòu)可以為西藏供氧工程提供適合西藏的技術(shù)咨詢,而西藏本地的科研機(jī)構(gòu)和大專院校也未開展過相關(guān)的科學(xué)研究,制供氧在本地技術(shù)和科研積累不足。5.供氧對(duì)人體身心健康積極作用的基礎(chǔ)研究不足,比如供氧如何對(duì)抗或減緩高原缺氧對(duì)人體的損傷機(jī)制還不明確有待研究;供氧的科學(xué)劑量缺少明確科學(xué)的依據(jù)及理論支撐;供氧干預(yù)下人體對(duì)高原缺氧環(huán)境的習(xí)服和脫習(xí)服的生理機(jī)制還有待研究。
制供氧對(duì)西藏來(lái)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(duì)抗缺氧對(duì)人體的損傷,提升西藏人民的健康生活水平,這符合國(guó)家治邊穩(wěn)藏戰(zhàn)略要求,符合第七次西藏工作座談會(huì)精神。但是要把制供氧這件好事辦好、發(fā)展好,卻不是一件容易的事情,需要我們認(rèn)真思考,綜合考慮,總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),并結(jié)合西藏實(shí)際,著眼于長(zhǎng)遠(yuǎn),用創(chuàng)新的思維,發(fā)展的眼光,去解決當(dāng)前的問題,去謀劃長(zhǎng)遠(yuǎn)的、可持續(xù)的、能真正造福西藏人民的發(fā)展規(guī)劃。第一,政府要組織區(qū)內(nèi)外高校、科研機(jī)構(gòu)、各類企業(yè)對(duì)西藏制供氧進(jìn)行全面的發(fā)展規(guī)劃,制定引導(dǎo)性、規(guī)范性文件,制定支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策,全面引導(dǎo)、支持、規(guī)范供氧工程、制供氧產(chǎn)業(yè)發(fā)展。通過供氧工程的實(shí)施,引導(dǎo)、培育西藏本地的制供氧企業(yè)發(fā)展,將制供氧發(fā)展為西藏的特色產(chǎn)業(yè),高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),有效解決本地就業(yè),實(shí)現(xiàn)西藏經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展。第二,要開展政產(chǎn)學(xué)研,聯(lián)合區(qū)內(nèi)外優(yōu)秀的高水平的高校、科研院所、企業(yè),在政府部門的積極引導(dǎo)下開展科研攻關(guān)和技術(shù)創(chuàng)新,解決當(dāng)前制氧技術(shù)在西藏應(yīng)用的關(guān)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(fā)出合格的智能控制終端,通過系統(tǒng)解決制約西藏制供氧發(fā)展的技術(shù)問題,提升西藏制供氧技術(shù)水平,提升供氧體驗(yàn),降低供氧成本。第三,要建立行業(yè)協(xié)會(huì),形成行業(yè)聯(lián)盟,制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,建立第三方檢測(cè)認(rèn)證機(jī)構(gòu),對(duì)西藏制供氧行業(yè)進(jìn)行約束規(guī)范,為好的企業(yè)創(chuàng)造健康發(fā)展環(huán)境,讓劣質(zhì)企業(yè)寸步難行,被市場(chǎng)淘汰,促進(jìn)制供氧行業(yè)發(fā)展,最終成為西藏的特色產(chǎn)業(yè)、高科技產(chǎn)業(yè)、優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)。第四,要開展吸氧對(duì)人體生理、心理影響的基礎(chǔ)研究,開展在吸氧干預(yù)下人體在缺氧環(huán)境的習(xí)服及脫習(xí)服研究,弄清科學(xué)原理及機(jī)制,全面、明確回答高原缺氧相關(guān)的生命保障問題。第五,從高原生命保障和環(huán)境控制的角度,可以把制供氧歸為西藏大學(xué)生態(tài)學(xué)一流學(xué)科建設(shè)范疇,西藏自治區(qū)政府可以將制供氧與支持西藏大學(xué)一流學(xué)科建設(shè)聯(lián)系起來(lái),促進(jìn)西藏高等教育發(fā)展,促進(jìn)西藏高等學(xué)校學(xué)科發(fā)展及人才培養(yǎng)能力提升,為西藏制供氧行業(yè)提供源源不斷的高素質(zhì)人才。
西藏高原制供氧意義重大,符合國(guó)家治邊穩(wěn)藏戰(zhàn)略需求,符合中央第七次西藏工作座談會(huì)精神,是自治區(qū)政府正在大力推進(jìn)的民心、民生工程。近年來(lái)西藏制供氧產(chǎn)業(yè)得到了較快的發(fā)展,制供氧技術(shù)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(jìn)一步發(fā)展,要實(shí)現(xiàn)西藏安全、高效、舒適、低成本供氧目標(biāo),仍然有很長(zhǎng)的路要走。但是,相信通過區(qū)內(nèi)外高校、科研院所、企業(yè)的共同努力,通過高原制供氧技術(shù)的不斷創(chuàng)新,通過政府的引導(dǎo)、支持和管理創(chuàng)新,通過成立行業(yè)協(xié)會(huì)、企業(yè)聯(lián)盟并積極發(fā)揮作用,在西藏一定會(huì)實(shí)現(xiàn)安全、高效、舒適、低成本供氧,同時(shí)形成獨(dú)具西藏特色的制供氧高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),解決當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè),造福西藏人民,支撐西藏經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展,甚至在不遠(yuǎn)的將來(lái),還有可能將西藏制供氧技術(shù)輸出到世界所有需要供氧的高原地區(qū),造福全世界高原人民。