1、 上 海 筑 星 实 业 有 限 公 司- 1高海拔地区富氧环境可行性研究报告上海筑星实业有限公司一 总 论建设高海拔地区富氧环境，是适应和应对高海拔地区恶劣自然环境对人体乃至工作、生活带来不利影响的有效途径之一。随着科学技术和工业革命的飞速发展，大气中维持人体生命的氧含量呈逐渐下降趋势，加之部分长期生活在高海拔地区人群因缺氧和低气压原因最终呼吸到血液中的氧含量也出现相对减少，严重影响高海拔地区人群的生命质量和工作效率。上海筑星实业有限公司，借助国内外先进成熟的制氧技术，投入巨大财力和人力，研究开发并突破了在高海拔地区建设富氧环境的世界难题，这一技术的基本原理和思路是：通过建设中心供氧机房向局
2、部空间增氧，提高局部空间环境的气氧浓度，从而营造模拟状态下的低海拔地区自然环境，实现和达到人在高原、享受在平原甚至海平面的氧气环境。我们坚信，通过这一科技手段的改进和运用，人类改造自然、战胜自然的梦想，一定会成为当前乃至未来提高高原人民生命质量的主要发展方向。二 高原低氧环境对人体的影响随着海拔高度的不断提升，大气中的氧含量和大气压也相应下降，人体上 海 筑 星 实 业 有 限 公 司- 2的自然反应也随之剧烈，造成如心率加快、反应迟缓、情绪急躁、免疫力下降等人体伤害，出现如头痛、腹胀、脱发、呼吸困难、精神不振、睡眠质量不高、记忆力减退等一系列外在不适症状。首先高原低氧环境使血液中的氧含量（血
3、氧饱和度）降低（详见表1、2） 。血液中氧含量降低，会导致心血管系统的工作负担加大，长期缺氧会使身体各器官出现病变，严重时会引起肺血管收缩、肺动脉高压，使引发急、慢性心血管系统疾病的风险增大，易患如肺气肿、肺心病、心脏肌能衰竭等病症；同时，血液中的氧含量降低，还会使整个脑组织能量代谢出现障碍，损伤脑细胞，从而导致脑组织细胞变性或坏死；另外，血液中的氧含量降低，还会对人体的肌能有很大损害，影响人体肌能作用的正常发挥，使人整天处于亚健康状态，工作效率下降。表 1： 不同海拔人体血氧饱和度参考值 海拔高度（地区） 血氧饱和度范围4886 米（北京） 97.30.61000 米（贵州省贵阳市） 96.
4、30.62000 米（青海省西宁市） 93.21.33000 米（青海省格尔木市） 90.22.24000 米（西藏自治区拉萨市） 83.63.25000 米（云南省的玉龙雪山） 76.64.55500 米（青海省的玉珠峰） 71.44.4上 海 筑 星 实 业 有 限 公 司- 3表 2： 不同氧浓度下人体肌体反应状态其次高原低氧环境使维持人体生命的细胞携氧量减少（详见表 3） 。细胞是组成人体生命的最小单元，人体的一切活动和生命现象都是通过每一个细胞的能量代谢完成的。当维持人体生命的细胞能量（氧分子）不足或降低时，则持续为人体各个器官如脑、五脏六腑提供动力的细胞就会出现障碍或病变，从而引发
5、人体患高血压、心血管病、肺气肿、肺心病、肠胃病、生殖系统疾病以及癌症等病症的概率增大。大量科学研究证明，高原缺氧环境（细胞携氧量低）对人体许多脏器系统造成的病理损害是长期的，并随着缺氧时间的延长而加重。医学研究证明，在高原连续工作 8 年以上者，100%的人患有高原不适应症（俗称高原病） ，90%的人患有高原心脏病（在患者中右心室肥厚占 20%、左心室肥厚占 10%、双心室肥厚占上 海 筑 星 实 业 有 限 公 司- 410%、其他类占 60%） ；100%的人血色素明显增高，其中 58%的人患有高原红细胞增多症；65%的人患消化道疾病，58%的患有脱发、肺心病、关节炎、精神病、性功能障碍等
6、疾病；多数长期在高原工作的人常常集数病于一身。同时，由于高原缺氧对人身体健康的影响，造成其子女 90%智力偏低，其中有 6%的患先天性心脏病，2%的患有痴呆症，2%的患有脑水肿、脑瘫或其他疾病。其危害可概括为四点：一是细胞缺氧对心脏的影响。心脏是一个低灌流、高耗氧的器官。医学研究表明，人从平原到高原工作、生活一段时间后（大约 2年左右） ，其心脏泵血功能逐渐衰退，甚至出现心肌变性坏死、心室肥厚、心率失常、休克、心力衰竭等症状，比如，驻青海果洛州某上市企业（1000 多名员工） ，每年就有 6-8 人因患高原性心脏病抢救不及时而猝死；又比如，据西藏阿里军分区对驻海拔 3700-4500 米的 1
7、07 名官兵调查发现，约有 24.9%的人出现右心室肥大，约有 96.2%的人患有不同程度的高原性心脏病。二是细胞缺氧对神经系统和大脑的影响。中枢神经系统对缺氧极其敏感，不同部位的脑组织对缺氧的敏感程度不同。在一般情况下，脑组织缺氧 15 秒即可引起昏厥；完全缺氧 3 分钟以上，可致昏迷数日；完全缺氧 8-10 分钟，可使脑组织发生不可逆转的损害。长期在高原生活可导致慢性缺氧，重者会抑制大脑功能，表现为智力和记忆力明显下降、反应迟钝、注意力不集中、产生幻觉等，还会出现精神心理失常，极易造成个人异常偏激，导致案件事故发生。据青海省玉树州地震援建指挥部提供的资料显示，两年多来共有 49 人死亡，其
8、中 89%死于交通事故，其主要原因就是因司机脑缺氧产生幻觉对方向和距离判断失误所致。三是细胞缺氧对内分泌、免疫、消化系统及性腺等生理功能的影响。为适应高原缺氧环境，人体各部分功能都要做出相应调整，而调上 海 筑 星 实 业 有 限 公 司- 5整的基础以神经核内分泌为主。功能一旦失调，机体应急调节功能将出现障碍，从而引起如高原红细胞增多、脑溢血等。同时消化系统功能也随之紊乱，消化道疾病发病率高达 80%，尤以萎缩性胃炎为主。高原缺氧环境对性腺的影响为国内外学者所公认，其主要表现为性欲下降，精子数质量降低。据测定，从平原到高原工作半月后，精子数量明显减少，其平均值从每毫升两亿六千万下降到九千八百
9、万，下降约 2.7 倍。表 3： 不同海拔人体的脉搏参考值海拔高度 脉搏范围（次/分钟）1000 米以下（平原地区） 72-782000-2800 米（次高原地区） 80-903000 米以上（高原地区） 96-1004500 米以上 106-128再次高原低氧环境使大气中的氧浓度明显不足（详见表 4、5、6） 。人作为自然体中一分子，与自然界共荣共生并保持相对平衡。当自然体中氧分子不足或减少时，维持自然界生态平衡的机制就会受到影响，自然界的绿色植被就会锐减或者生长缓慢，造成水土流失加大、荒漠化巨增，从而影响人体的心理反应，导致诸多心理疾患，引发一系列如情绪急躁、性格偏执、注意力不集中、缺乏毅
10、力、处事简单粗暴、工作效率不高等心理不适症。表 4： 高海拔地区氧浓度对比表海拔高度（米） 大气压力 氧浓度 缺氧程度上 海 筑 星 实 业 有 限 公 司- 6（mmHg）2500 760 76% 24%2800 543 72% 28%6100 356 47% 53%8844 228 30% 70%表 5：青海地区不同月份空气含氧量（g/m 3）对比表月份 区分 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月西宁 236 234 228 222 219 216 214 215 219 224 234 234格尔木 222 218 213
11、208 205 202 200 201 206 212 218 227玛多县 189 187 184 181 178 177 175 176 178 182 181 190玉树县 196 194 191 189 186 185 183 184 187 190 194 197表 6： 不同海拔高度氧分压对比表大气压 氧分压 肺泡气氧分压地区 海拔高度( 米）kPa (mmHg) kPa (mmHg) kPa (mmHg)青岛 10 101.6 （762.0） 19.2 （ 144.0） 13.90 （104.2）西宁 2260 77.3 （580.0） 16.2 （ 121.8） 9.7 （72
12、.9 ）拉萨 3658 65.2 （488.9） 13.6 （ 101.9）玉树 3950 64.0 （480.0） 13.4 （ 100.8） 7.3 （54.9 ）海晏 3200 69.8 （524.0） 15.2 （ 113.8） 8.3 （62.2 ）玛多 4272 61.87 （464.1） 11.62 （87.1） 7.32 （55.2 ）上 海 筑 星 实 业 有 限 公 司- 7林芝 3000 70.7 （530.0） 15.2 （ 110.4）昌都 3241 68.1 （510.8） 14.2 （ 106.5）日喀则 3836 63.6 （478.4） 13.2 （99.3）
13、那曲 4507 58.7 （440.6） 12.1 （91.8）一 氧浓度、氧分压及大气压之间的函数关系海拔高度与大气压的关系上 海 筑 星 实 业 有 限 公 司- 8海拔/m 气温（）气压（kPa）海拔/m 气温（）气压（kPa）海拔/m 气温（）气压（kPa）-400 17.6 106.22 4800 -16.2 55.48 10000 -50.0 26.44-200 16.3 103.75 5000 -17.5 54.02 10200 -51.3 25.640 15.0 101.33 5200 -18.8 52.59 10400 -52.6 24.86200 13.7 98.95 54
14、00 -20.1 51.19 10600 -53.9 24.10400 12.4 96.61 5600 -21.4 49.83 10800 -55.2 23.36600 11.1 94.32 5800 -22.7 48.49 11000 -56.5 22.63800 9.8 92.08 6000 -24.0 47.18 11500 -56.5 20.921000 8.5 89.87 6200 -25.3 45.90 12000 -56.5 19.331200 7.2 87.72 6400 -26.6 44.65 12500 -56.5 17.871400 5.9 85.60 6600 -27.
15、9 43.43 13000 -56.5 16.511600 4.6 83.52 6800 -29.2 42.23 13500 -56.5 15.261800 3.3 81.49 7000 -30.5 41.06 14000 -56.5 14.102000 2.0 79.50 7200 -31.8 39.92 14500 -56.5 13.032200 0.7 77.54 7400 -33.1 38.80 15000 -56.5 12.052400 -0.6 75.63 7600 -34.4 37.71 15500 -56.5 11.132600 -1.9 73.75 7800 -35.7 36
16、.64 16000 -56.5 10.292800 -3.2 71.91 8000 -37.0 35.60 17000 -56.5 8.793000 -4.5 70.11 8200 -38.3 34.58 18000 -56.5 7.503200 -5.8 68.34 8400 -39.6 33.59 19000 -56.5 6.413400 -7.1 66.62 8600 -40.9 32.62 20000 -56.5 5.473600 -8.4 64.92 8800 -42.2 31.67 22000 -54.5 4.003800 -9.7 63.26 9000 -43.5 30.74 2
17、4000 -52.5 2.934000 -11.0 61.64 9200 -44.8 29.84 26000 -50.5 2.154200 -12.3 60.05 9400 -46.1 28.96 28000 -48.5 1.594400 -13.6 58.49 9600 -47.4 28.10 30000 -46.5 1.174600 -14.9 56.97 9800 -48.7 27.26 32000 -44.5 0.87（1）标准状态（0、101.325KPa）下，氧气浓度（体积分数） 为C20.9（常数） 。（2）海拔越高，大气压力 越低，氧分压（由氧气产生的压力） 越低。P OP其三
18、者之间的函数关系为： = C ，比如：在海拔为 3000m 的地域，O由表可查大气压力为 70.11kPa，则在标准环境下氧分压为70.1120.9%=14.65kPa。如果要对处于 3000 米海拔的环境富氧（比如富氧到 2800 的水平） ，则分别计算出 3000 米和 2800 米海拔的氧分压，上 海 筑 星 实 业 有 限 公 司- 9即 3000 米 =70.11kPa（ ）20.9%（C）=14.65kPa，2800O 米OPP=71.91kPa （ ）20.9%（C）=15.03kPa；然后计算出两个不同海拔O的氧分压的差值为 15.03kPa -14.65kPa =0.38kP
19、a；第三再计算氧分压的差值在 3000 米处的体积分数（ = C）即OPC= / =0.38/70.11=0.0054=0.54%（即在 3000 米处要使氧气含量达到OP2800 米的水平，氧气浓度需要上升 0.54 个百分点，氧气的体积分数为0.54%） 。再比如，以果洛铜矿（海拔为 4050 米，大气压为 61.64Kp）为例,富氧后测氧仪显示体积分数为 24.5%, = /C=( = 24.5%)/ C POP=70.78 则计算出富氧区域的大气压 Kp,尔后由 70.78 Kp 查表可知富区域的海拔为 2800 米,即相当于青海省格尔木市水平。一 高原富氧环境主要依据富氧空间的氧气量
20、主要由五个方面确定：(1) 房间的富氧水平；(2) 房间的密封性；(3) 门窗的开启频率；(4) 氧气的流速；(5) 人员的氧气消耗。由于人体实际消耗的氧气含量很少, 一般在方案中最后进行修正处理；门窗开启对房间氧气浓度影响很大，建议富氧后尽量减少开启门窗，且氧气输出口尽量远离需经常开启的门或窗户。二 富氧空间供氧量计算（以青海石油富氧大厦为例）：第一步：分别计算 2260 米海拔、600 米海拔的大气压值折算到标准状态（0，101.325kPa）时的压力值：上 海 筑 星 实 业 有 限 公 司- 102260 米时，查上表得 0.7时，大气压为 775.4 百帕，根据理想气态方程有：Pa
21、=PNTa /TN =0.07754273/（2730.7）=0.0773（MPa）式中 Pa 折算到标准状态（0，101.325kPa）时的压力值(MPa)PN 使用状态下的压力值(MPa) TN 气体在使用状态下的温度修正，TS= 273+使用温度（ K） Ta 标态下的绝对温度 273（K ）600 米时，查上表得 9.8时，大气压为 920.8 百帕，根据理想气态方程有：Pa =PNTa /TN =0.09208273/（273+9.8）0.0889（MPa）式中 Pa 折算到标准状态（0，101.325kPa）时的压力值(MPa)PN 使用状态下的压力值(MPa) TN 气体在使用状态下的温度修正，TS= 273+使用温度（ K） Ta 标态下的绝对温度 273（K ）第二步：由“海拔高度与大气压含氧量的关系”图查出在标准状态下海平面的含氧量为 299.3g/ m3由于大气含氧量与大气压成正比，则可计算出 2260 米和 600 米海拔时的大气含氧量2260 米时：Pa / Po = a / o
