人在高原可以不缺氧——来自援藏干部的亲身科学实验

日期:2019-09-25        来源:《科技中国》2019年第九期pp.51-55

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  文/李晓南(审计署科学技术审计局)

  我国拥有全世界海拔最高、面积最大的高高原1——青藏高原,被称为地球第三极,这里风光原始、景色迷人、资源富饶、人民纯朴、文化独特,吸引着爱好者、猎奇者、虔诚者和奉献者。然而以西藏为例,无论世居者、迁居者还是过路者均承受着“高原缺氧”的困扰,即使进入现代社会,医疗、供氧等条件大为改善,这一问题仍未得到很好解决,不时传来进藏人员伤亡的消息,使想去西藏的人望而却步,谈高原色变。

  一、“高原缺氧”的现状

  (1)普遍缺氧。无论男女老幼、藏族汉族,人在高原缺氧现象普遍存在。是的,藏族也缺氧。2014年3月4日,笔者在西藏那曲驻村,为村里26名藏族学龄前儿童和1名教师测量脉搏和血氧饱和度,结果平均87.4%,处于缺氧状态(血氧饱和度大于95%为不缺氧,处在90%~94%为供氧不足,该值小于90%为缺氧)。2015年3月7日上午,在西藏拉萨某会场内,邻座两名同事,一名汉族中年女性和一名藏族中年男性,血氧饱和度分别为88%和79%,处于缺氧状态。2016年9月初某日,在海拔5100米的停车场,一位年轻的男性藏族同胞血氧饱和度77%~80%,较严重缺氧。这些实例不胜枚举。人在高原缺氧只与人类物种有关,与种族、宗教信仰等非生理因素无关。传说藏族人“不缺氧”是不正确的!传说出生在西藏的汉族人抗缺氧比父辈强没有依据!不同人种之间有体型、相貌,肤色、发色、眼球颜色差别,但体温、血压、血糖、血氧等基本生理指标是相同的,是可以相互通婚繁衍出健康后代的。只要是人类,无论谁吸不饱氧,满足不了生理需要,谁就会生理性缺氧!至于忍耐缺氧则是另一回事。2016年10月30日,俄罗斯人阿列克塞在中国《挑战不可能》节目中,4分钟深潜大海130.4米,创造了自由潜水新的世界纪录,但他必须回到水面以上才能继续生存。从小教练他掌握这项本领的妈妈,也是多项世界纪录创造者,2015年意外淹死在了西班牙海底。马来西亚仙本那神秘的海上巴瑶族人,能够超长时间在海下捕鱼,在水下“像停止呼吸一般”,但止于“像……一般”,不能真的停止呼吸而生存。他们在年龄很小时就要刺破鼓膜,许多人患有减压病,年老时听力也有问题。夏尔巴人是世界上不吸氧登顶珠穆朗玛峰人数最多的民族,为登山者担任向导和挑夫,那是他们选择的职业,但同时他们也是攀登珠穆朗玛峰遇难人数最多的民族,那是职业风险。人类可以挑战生理极限,但无法违背生理本能。绝不可将忍耐缺氧示范给人作为在高原生存的生理努力目标。

  (2)病变较多。2005年在西藏自治区科技厅软科学研究资助项目《关于对西藏地区干部保健对策与体检制度研究》中,对696名干部体检资料进行分析(其中:藏族345人、占49.57%,汉族351人、占50.43%,男性537人、占77.16%,女性159人、占22.84%,年龄最大的72岁,最小的21岁),体检结论全部正常的仅8例,占1.15%,且均在海拔3650米组,个体同时患有疾病的检出总数最多达15种,个体患5种以上疾病的人数达432人,占62.07%。从患病的病种看,患有慢性高原心脏病的占60%以上,高原性高血压占37%,高原性红细胞增多症占51.58%,高原性白内障占54%,因多血症引起的高尿酸血症、痛风比比皆是。青藏铁路“西宁—格尔木”段工程曾测定海拔4340米工地163名参建人员进驻高原前后心脏变化情况,4个月时心电图异常人数明显增加,返回2800米驻地后,心电图恢复正常随时间呈渐进式上升,6个月恢复率可达94%以上。因此,提出在海拔4000米以上施工,以温暖季节工作6~7个月、寒冷季节撤至平原休整5~6个月为宜的方针,各局施工基本据此安排。笔者并非同意这种先忍受缺氧,发生器质性病变时再下撤高原的办法,而是以此说明长期缺氧是人体病变的诱因。事实上,青藏铁路建设期间是我国大功率制氧供氧装置研发高峰期,沿线共建起23个供氧站、25个高压舱站,甚至做到了向海拔4900多米的风火山隧道施工现场送氧,降低生理海拔高度,为施工人员创造了较好的防缺氧环境,14万筑路大军无一人因急性高山病死亡。

  (3)寿命较短。人长期生活在高高原,长期处于缺氧状态,心、肺、血管等容易发生器质性病变,患上高原病,生活质量变差、寿命缩短。海拔越高越如此。官方数据显示,西藏自治区人均寿命逐年提高。据2019年5月公布的数据,西藏人均寿命已由和平解放初期的35.5岁提高至70.6岁。这主要得益于生活条件改善、医疗条件改善,尤其是幼儿夭折率的降低,但西藏人均寿命持续排名全国最末一位的状况仍未改变。人均寿命排名倒数第2~4位的云南、贵州和青海也都是高海拔省,这是规律。西藏普玛江塘乡海拔5373米,人均寿命不足50岁,2009年国家规定的“60岁养老保险”多年来无人领取,直到2016年经申请特批年龄放宽到50岁,2017年全乡才有77人领取。西藏地区干部保健对策与体检制度研究发现,“阿里地区在职干部职工死亡率比全国平均水平高出近10倍,那曲地区安多县在职干部因高原性疾病去世的平均年龄仅42.5岁。2001—2008年全区共有4103名退(离)休干部去世,平均年龄只有64.8岁。

  二、“高原缺氧”的真相

  (1)高原不缺氧,高原空气也不缺氧,是人在高原缺氧!高原是地理称谓,相对平原、盆地、丘陵而言,是地球陆地的一种存在形态,不存在缺氧或不缺氧问题。只有陆地之上、之中、之内,江河湖海之中,依赖氧物质生存的生物,包括植物、其他动物和人类,才会有缺氧问题。人们常说“高原缺氧”,这说法并不准确,准确的是高原空气稀薄。但请注意,稀薄的高原空气也是空气,空气一般情况下是不缺氧的。物理学对气态物质组成成份多寡是以体积分数比来衡量的。空气中各种成分的体积分数比保持相对稳定,氮气占78%,氧气占21%,稀有气体占0.94%,二氧化碳占0.03%,其他气体和杂质占0.03%。从海平面到10万米的高空,氧气在空气中的体积含量均占21%左右。2015年元月9日,隆冬季节,贡嘎机场西藏航空宾馆某房间氧气含量为20.86%,与内地相同。所以,不是“高原”缺氧、也不是高原的空气缺氧,而是高原缺空气、人在高原容易发生缺氧。民航飞机在8000~10000米的高空巡航比人类陆地生活的最高海拔高度高得多,航空发动机仍能正常工作、机舱内乘客仍可正常呼吸,所消耗的空气均来自舱外,如果空气缺氧,发动机就不能正常工作,乘客也无法正常呼吸。众所周知,事实并非如此。人缺氧不能埋怨客观环境,要从主观上找原因,只有思路正确才有可能解决问题。

  (2)气压降低,仍像在内地一样呼吸,每天少吸10斤空气!大气压是单位面积地面向上延伸到大气上界的垂直空气柱的重量。越靠近大气层底部,气柱重量越重,空气密度越大,气压越高;越远离大气层底部,即海拔越高,空气柱体积越小,重量越轻,空气密度越小,气压越低。在平原的地面(海拔高度500米以下),一个成年人平和呼吸,一整天可呼吸16.8千克空气,这个惊人的重量你也许没想到,人一天餐饮总量才3千克~5千克,呼吸空气质量竟然是吃喝的3倍多!计算过程如下:每次呼吸肺通气量为400~600毫升,按500毫升计算,呼吸频率为16~20次/分钟,按18次/分钟计算,一天可吸入空气12.96立方米。平原空气密度为1.293千克/立方米,12.96立方米空气质量为16.8千克。以人在拉萨为例,空气密度降为0.84千克/立方米,呼吸空气的体积量不变,但质量减少为10.9千克,减少了5.9千克,减幅35%。实际上,人在高原呼吸会加快、加深,考虑这个因素,算为5千克,即少吸10斤空气,约为在平原呼吸量的1/3。这就是人在高原缺氧的物质事实、自然原因。

  (3)人为原因:不防缺氧,接受缺氧。思想上对“高原缺氧”的本质认识模糊,缺少创新理论研究和科学实验,甚至从未想过这是个问题、可以解决,反而任“吸氧有依赖”“人要适应高原”“吃红某某抗缺氧”等错误观念迷漫,长期无人澄清,误导在藏和进藏人员不防缺氧。在高原生活中,人们接受缺氧,要求自己适应缺氧,身体难受也要忍着,生怕适应慢了。援藏群体中还冒出了“缺氧不缺精神”等违背科学精神的口号。医生也误告进藏人员:尽量不要吸氧,要适应。医生和进藏人员均按“治已病”思路治“高原病”——因缺氧引起的身体各种不适和患上的各种疾病。例如根据头痛、恶心、睡不着觉等症状,吃止痛药、胃药和安眠药,对准“现象”进行各种打压和消灭,对“致因”却视而不见、熟视无睹,掩耳盗铃、自欺欺人。实际情况是,近年来进藏人员的伤亡比较严重。

  三、“高原缺氧”的解决

  “腹式呼吸加辅助吸氧”相配套,缺氧补氧,可有效缓解身体缺氧,中断生理损伤积累,避免器质性病变,让人在高原不患高原病。概括为两句话:身体自由深度腹式呼吸;午、夜静息经鼻吸氧。简单易行,人人可行,立竿见影。具有“可重复验证、可证伪、自身没有矛盾”的科学性。

  (1)“身体自由深度腹式呼吸”。腹式呼吸,先是“吸气鼓腹”,初学者可模拟“闻花香”动作,闭嘴用鼻吸气,想象鼻尖碰到花瓣,深深地把“香气”吸入体内,同时鼓起腹(尽量不挺胸),这就是“吸气鼓腹”。再衔接“呼气瘪腹”。呼气瘪腹是在呼气中自然、渐渐地把鼓起的腹部“放下”,恢复到自然位置。从“吸气鼓腹”到“呼气瘪腹”是一次完整的腹式呼吸循环。只要耐心做,呼吸频率比以前习惯的稍慢,一次一次地做,血氧饱和度就会提升。在拉萨,血氧饱和度一般不到半分钟即可显著提升。其中,“吸鼓”后憋住、停一下和“呼瘪”最后时快速收腹、短促呼气一下是诀窍,可记为“吸气鼓腹憋住,呼气瘪腹短促”,这就是“深度腹式呼吸”中“深度”之名的由来,可令血氧饱和度更快地提升。读者可以试验、观察、掌握。深度腹式呼吸类似汽车发动机“涡轮增压”技术(Turbo),发动机排气量未增加而功率增大,肺容量没有变化而血氧饱和度提升。

  (2)“午、夜静息经鼻吸氧”。每天午休和晚间睡眠期间持续吸入小流量医用纯氧就是辅助吸氧。辅助吸氧可有效弥补正常呼吸少吸入空气而减少的身体氧供(氧供,指组织在单位时间内能获取氧的量),从而克服身体缺氧。推荐使用经鼻吸氧管(又称鼻导管、鼻饲管),不建议使用面罩式吸氧器。吸氧管的佩戴方法:将吸氧管两个出气孔朝上、小片向下、弯曲朝向口鼻,将出气孔放进鼻中,小片抵住人中穴,双手向后捋氧气管,管分左右分别从耳根下方向上绕过耳后,再从耳尖向前绕下,收于下巴,简称“耳下-后-上-前下”佩戴方法。调整好松紧度后,推上下巴处的防滑圈锁住。这种佩戴方法与医院常用的“戴口罩”式佩戴方法不同,医院的做法是直接将两根气管斜挂在耳尖上再拉下来绕到下巴前,气管松松垮垮,鼻子里的出气管随头转动而动,不推荐。我的方法可使氧管在耳垂前下方横纵交叉相互摩擦,相对牢固。同时,脑后无管,可基本保证彻夜吸氧不脱掉。佩戴时还要再细心一点,调整好出气孔在鼻中的角度,不触碰鼻腔,虚置于鼻孔中,更舒服。吸氧管长度,可选择4~6米甚至10米的,可网购。将氧气瓶放置在居室“中心”位置,鼻子上带着一根长长的吸氧管,去餐厅、进卧室、上洗手间、看电视、下厨房、洗衣、凉衣,都不影响吸氧。不吸时,用架线兵肘部收线法快速收好挂在氧瓶阀门上,吸时自然打开,很快就会习惯,习惯后很方便。氧瓶阀门开度,取决于血氧饱和度测量值,不能人为定死刻度。大约是在1.5~2升/分钟的位置,但具体位置因体重而异。建议较长时间(3~5分钟)测量自己的血氧饱和度,以保持在95%~96%为准确定流量阀开度,这次之后直到此瓶吸完为止不用再转动流量阀(针阀),每次只开闭闸阀(瓶顶大阀)即可。换新瓶时再校。

  这组配套方法中,“腹式呼吸”被称为“平氧增压”,“辅助吸氧”被称为“平压富氧”,都是预防人在空气稀薄空间缺氧的成熟技术,分别在民航系统和我国青藏铁路长期应用得到验证。在北京海淀区信息路48号建有几间“平压富氮”房间用于模拟高原低氧训练,这是北京体育大学低氧训练实验室。运动员在其中吃、住、训练,关门但不密封,最高可模拟海拔6000米环境。游泳、中长跑是主要训练项目。这说明,利用技术手段创造增压、富氧、缺氧环境,满足人类生产生活需要已经游刃有余,民用应予接受。

  顺便报告大家一个好消息:一项新科研成果——脉冲呼吸感应控制器,日前在西藏那曲完成了实地测试,即将定型上市,为吸氧者带来了福音。该控制器适合多种规格的氧气瓶,轻松实现吸氧的智能化、科学化。控制器高灵敏感受人体呼吸(灵敏度可达0.2毫米水柱)、自适应呼吸进行定量供氧,即当人吸气时供氧,不吸气时不供氧。与传统吸氧方式相比,采用脉冲供氧技术在达到同等吸氧效果的同时,能节省氧气62%~75%,大幅降低了吸氧成本。不仅如此,由于规避了持续给氧对鼻腔的损伤,整套装备还省去了湿化瓶,使吸氧变得十分简单。除此之外,该控制器还可以根据海拔升高自动补偿供氧量。最方便之处是,整套装备当配置1升左右碳纤维氧气瓶时,背负质量仅约2千克,可持续供氧6~8小时,氧气耗尽后还可无障碍重复灌装,经济方便。人在高原如履“平地”即将成为现实。

  创新驱动,思想先行。创新行动,科学为要。创新思维是解决“高原缺氧”难题的关键,从问题的开始处不接受先缺氧再“治已病”,而是趋利避害“防未病”。科学试验是解决“高原缺氧”问题的根本,从科学性、可行性出发探索缺氧补氧的有效途径。笔者的亲身实践验证了人在高原可以不缺氧!并已将此方法写进了《援藏干部使用手册》(科学技术文献出版社,2019),给世居高原的藏族同胞、在藏部队官兵、学生、旅游人员和援藏干部带去帮助。相信经过5~10年持续推广,此方法能够造福高原人民,逐步改善他们的生存质量、延长他们的寿命,促进国家对西藏的长治久安,有助于建立我国乃至世界高海拔栖息地人类生存保障体系。

  注:1高高原,是借用国际民航组织对“高高原”机场定义的概念,海拔高度在8000英尺(2438米)及以上的机场称之为“高高原”机场。人体一般在海拔2500米以上开始出现低氧生理反应,4500米以上就基本无法适应了。

  【关于作者】

  李晓南,中央第七批“优秀援藏干部”,2013年7月至2016年9月援藏,曾担任西藏自治区国资委党委委员、副主任。2018年4月从国务院国资委转隶审计署,目前在审计署科学技术审计局工作。

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