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过日子要有技术含量

_2 果壳网 (现代)
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啤酒肚:和啤酒的亲密关系(1)
绵羊c
在这个吃好喝好的时代,广大中青年争相发福,最明显的莫过于越来越挺的肚子。人们把这种肚子叫做“啤酒肚”,于是不少人依此认定“啤酒肚”跟爱喝啤酒脱不了干系。
“啤酒肚”是腹部肥胖的俗名,由内脏脂肪积累造成。很多研究都表明腹部肥胖与不少健康问题密切相关,比如高血压、 型糖尿病、心血管疾病以及一些癌症。而造成腹部肥胖的原因有很多,和不健康的饮食习惯(如不吃或少吃富含纤维的食物,偏爱脂肪含量高的肉类等)、缺乏锻炼、巨大压力下的糖皮质激素紊乱等都有关系。
啤酒:高热量让人胖?
啤酒,也被称成为液体面包(liquid bread),不知道这个名字是因何而来,但确实会让人误以为啤酒含有不少热量,并因此引起肥胖。相比白酒而言,啤酒和葡萄酒的营养更丰富,除了酒精之外还含有一定量的糖、蛋白质、氨基酸、微量元素等物质,但这并不意味着啤酒和葡萄酒的热量更高。实际上在酒精饮品中,能量的主要来源还是酒精本身,通常度数越高能量就越高。
图1
可以看出,啤酒单位质量所含的能量比其他常见酒类都低,并非什么高热量饮品。不过喝过酒的人都知道,通常喝啤酒总会比喝白酒喝得更多,许多人把啤酒当成一种普通的饮料。那我们就再来看看啤酒和其他饮料的能量比较吧。美国农业部(USDA)提供了各种常见食品所含热量的数据,为人们提供了准确实用的参考资料。
图2
从这些数据可以看出,论所含能量,啤酒并不比其他常见饮料更多,说它热量高容易导致肥胖实在是冤枉了它。
啤酒烈酒葡萄酒,谁是凶手?
烈酒所含能量最高,难道烈酒更容易让人发胖?实际情况是酒精对于人体的作用比较复杂。除了本身被分解产生的能量,它还可能影响其他物质的代谢,不同人群饮酒习惯的不同也会带来代谢上的差异。到底哪种酒和肥胖,尤其是腹部肥胖关系最密切呢?一群和我们一样想知道答案的科学家展开了研究和统计。
科学家们得到的结论可谓五花八门。《美国流行病学》杂志有些研究结果显示,啤酒和烈酒确实会促进“啤酒肚”,而葡萄酒却能减腰围;也有相反的研究显示,葡萄酒并没有这个神奇的功效;有的科学家专门找了世界上最爱喝啤酒的捷克人(捷克的人均啤酒年消耗量居世界第一)做样本,仔细的挑出了滴酒不沾和只喝啤酒的人希望找到啤酒和“啤酒肚”的联系,但结果显示啤酒跟大腰围没什么关系。研究者们承认,也许由于研究方法的误差和不足,多年来的各个研究并没有得到一个定论。根据目前的结果,很难说到底哪种酒才是造成“啤酒肚”的元凶,或者更容易引起“啤酒肚”。
无论白酒啤酒都是酒精饮品,因此很多科学家抛开不同酒类之间的差异,直接针对酒精对肥胖的影响进行了研究。
酒精与肥胖
从身体代谢的角度来说,酒精虽然是一种能量物质,但它对人体存在潜在的毒性,所以不会被身体贮存,进入身体后它会被优先分解。酒精和脂类的代谢都依赖于肝脏,酒精会抑制身体对脂类的代谢,这是嗜酒者易患脂肪肝的原因,也为肥胖埋下了隐患。这时,好的饮食结构和生活习惯就显得更为重要。
如果在饮酒的同时,注意相应减少其他能量物质(如碳水化合物、高脂肪类食物)的摄入,或者加强锻炼,消耗因为饮酒累积下的多余能量,那么饮酒就不一定会导致肥胖。如果酒要喝,饭照吃,还要加个肘子下酒,久而久之累积的脂肪就会越来越多,想不胖也难了。
针对腹部肥胖,有研究指出酒精可能是通过影响内分泌系统导致脂肪在内脏积累。糖皮质激素是肾上腺分泌的一种激素,会促进脂肪在腹部堆积,而酒精能够通过刺激神经分泌系统或直接刺激肾上腺促进糖皮质激素的分泌,因此饮酒过量会提高腹部肥胖的风险。
不过与原理研究不甚相符的是,针对酒精与肥胖(包括腹部肥胖)的大规模流行病学研究有不少,得出“
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啤酒肚:和啤酒的亲密关系(2)
酒精会导致肥胖”和“酒精不会导致肥胖”结论的却都占一定比例。研究者们普遍认为,这种暂无定论的局面与这些流行病学研究方法的局限性有关,例如自我汇报饮酒量和饮酒频率时容易虚报(你自报体重的时候是不是也喜欢比实际情况少说几斤?),不同个体和群体之间饮酒饮食习惯也存在差异(比如有些地方喝酒就会少吃饭,有些地方则不会因为喝酒影响饭量),这些关键问题都可能对最后的结论产生很大影响。因此,想要进一步了解群体中酒精与肥胖的关系还需要更严谨的研究方案,并配合生化原理方面的研究。
喝酒频率高,腰围反而小?
早在1997年就有研究者发现腹部肥胖可能和喝酒的频率相关,近几年又有欧洲科学家的研究表明在饮酒量相同的情况下,喜欢偶尔豪饮的人比喜欢少量多次喝酒的人更容易发生腹部肥胖。
为了进一步确认这个有趣的现象,科学家们随后又对特定人群按喝酒频率进一步细分,并进行跟踪调查,结果发现随着喝酒频率的提高,腹部肥胖呈现下降趋势,与总饮酒量和酒的种类关系不大。他们分析造成这种现象的原因可能有二:第一,偶尔喝酒的中轻度饮酒者和长期饮酒的重度饮酒者代谢酒精的方式并不完全相同,重度饮酒者代谢酒精主要依靠微粒体乙醇氧化系统,而中轻度饮酒者则依靠乙醇脱氢酶系统,前者在代谢过程中比后者耗能更多,从而减少了积累的能量;第二,长期饮酒的人每次饮酒量通常不大,我们大家都知道喝酒时候会有发热的感觉,即散发掉很多热能,如果饮酒量不大,很可能每次饮酒产生的能量都在发热过程中被快速消耗掉了。
需要提醒的是,尽管高频率的饮酒可能让“啤酒肚”更小,但长期过量饮酒的习惯并不健康,容易引起高血压、脂肪肝等疾病,可不要以此为理由放纵自己喝酒。
总的来说,啤酒所含的热量并不比大多数饮料高,也没有证据证明啤酒更容易导致“啤酒肚”,“啤酒肚”和啤酒的关系可能更多是来自于字面的误导。不过,酒精确实存在使人肥胖的风险,喝酒时减少其他能量物质的摄入、不吃高脂肪菜肴可以降低这一风险,而坚持运动和健康的饮食都可以帮助你打败“啤酒肚”。过量饮酒会增加患高血压、中风等疾病的风险,无论什么情况下严格控制饮酒量、避免酗酒才是对健康最好的选择。
量一量,比一比:
医学上用腰臀比(Waist-hip Ratio,WHR)作为衡量腹部肥胖的标准,也就是腰围除以臀围得到的比值。大于0.9的被认为有腹部肥胖,数值越大,意味着腹部肥胖的问题越严重,罹患相关疾病的风险也大,因此腰臀比也常被用作衡量健康状况的参数之一。嗯,大家可以悄悄量量看。
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谁要住“扬灰层”啊!(1)
苦咖啡
2003年,一篇《售楼小姐真情自白》的网文让“扬灰层”这个词汇成了压在购房者心上的又一块重石,这位“业内人士”表示,高层建筑的9至11楼是“扬灰层”,脏空气到这个高度就会停顿。这里的污染物密度最高。买了这几层的房子,就只能一辈子吃灰了。“扬灰层”究竟可不可信?到底哪一层才是“扬灰层”呢?首先我们来看看关于大气中灰尘的知识。
灰尘的颗粒有大有小
我们平时所说的“灰尘”,属于大气污染中的颗粒物污染。按照这些颗粒的类型、大小,我们把它们分为粉尘(dust),烟(fume),黑烟(smoke),飞灰(fly ash),雾(fog),炭黑(carbon black)等等。有些颗粒物比较大,直径(本中的“直径”均指空气动力学直径)可达几十、上百微米,粘在衣服上、打在脸上都很明显。有些颗粒物很小,只有几微米,肉眼看不到。
小颗粒往往对健康更有害。因为直径小于10微米的颗粒(PM10)会被人吸入体内,而且颗粒越小,被吸入后进入呼吸道的部位越深。直径10微米的颗粒物通常沉积在上呼吸道;直径5微米的可进入呼吸道的深部;直径2.5微米以下的(PM2.5),可深入到细支气管和肺泡。
灰尘会悬浮在大气中
灰尘颗粒也是有重量的。如果没有其它外力影响、只受重力和空气阻力作用的话,它们终究会落到地上。但是由于空气中时时刻刻都存在着气流(也就是风),灰尘在下落中总会不断受到气流影响。一些小颗粒的粉尘,极有可能在重力和风力的不断作用下,长期漂浮在空中。即使一部分灰尘顺利降落,也会有另一部分灰尘重新启程,不断进行着“扬尘 沉降”的循环。
气流可以引起地面扬尘、让灰尘保持在空中。但另一方面,它又可以把灰尘送走,起到稀释作用。因此气流对灰尘浓度的影响是复杂的,与风速、风向、地形等有密切关系。
在高楼林立的城市里,风速、风向、气温等很多气象条件都受到了建筑的影响,同时城市中的车流人流也进一步扰动了气流。因此,城市中的气流特点与平坦地势的气流特点差别很大。不同的建筑街道布局,会产生各种不同的气流模式。因此,灰尘在大气中的运动和浓度分布会呈现复杂、瞬息万变的特点,很难把握其规律。
影响灰尘浓度的因素很多、很复杂
除了气流以外,灰尘在大气中的浓度还受到一些因素的影响,例如:
颗粒物的性质(组成,粒径,比重,电荷,pH值等)。直径大的颗粒易于沉降;直径小的更容易受到外界扰动而悬浮在空气中。
气温的变化。热空气可以把灰尘向上提起。同时,气温升高也可以加速颗粒物的扩散,降低污染。其影响同样是复杂的。
空气湿度。大气中的小颗粒容易吸附水汽,凝结形成雾,悬浮在空中。这种情况下不利于颗粒物的扩散,其浓度会增大。但是当空气湿度继续增大时,颗粒重量增加了,沉降加快;还可能形成降雨,冲刷大气中的颗粒物,使其浓度迅速降低。
上述因素都会对空气中的颗粒物浓度产生影响。相关论文《城市街道大气颗粒物污染特征及影响因素的研究》和《北京市秋季大气颗粒物的污染特征研究》特别指出,气象因素对颗粒物分布的影响是在大范围内的作用,起作用的区域远高于楼房的高度,也远大于若干个小区的面积。具体到某一栋楼、某几层的高度,就必须考虑具体建筑布局、地形等因素的影响。
小颗粒物最大浓度区的高度不能确定
所谓“扬灰层”,一般的理解就是在这个层高周围,大气中的灰尘浓度最高,超过上下方的其它层。这个现象是否存在呢?
有学者对“灰尘在空气中的分布规律”做过模拟,他建立了相关的数学模型,经过公式推算发现:随着高度的增加,空气中的灰尘浓度有先增加后减小的趋势。也就是说对于某一直径大小的颗粒物,可能会在某个高度上浓度最大。初听之下,这和“扬灰层”的说
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谁要住“扬灰层”啊!(2)
法很接近。
不过还不能就此定论。首先,这个模型在建立时忽略了灰尘的重力,因而并不适用于重力作用明显的、直径较大的颗粒物。其次,即使对于小颗粒物,想要根据这个模型来推算其浓度最大值具体出现在什么高度,也几乎是不可能的任务。
正如前文所述,城市中由于建筑物的影响,空气的无规则“湍流”加剧,气流变化很复杂。在建筑物附近,灰尘分布与建筑物密度、高度、几何形状、门窗朝向、街道宽度和走向、绿化面积、空气中污染物浓度等许多人为因素关系很大。这就必然导致了每个地区、每个小区,甚至每栋楼的情况都是不同的。再加上不同直径大小的灰尘颗粒,浓度最大值出现的高度也不相同。因此,并没有一个放之四海而皆准的“扬灰层”推算公式。
实践检验:相比其它层,差别并不大
理论推导的结果是就算“扬灰层”存在,其影响因素也过于复杂,难以确定其高度。那么实际测量的结果又如何呢?
《新闻晨报》曾报道上海一小区的业主们在自己的住宅楼内进行了一次为期3天的小实验,在3楼、10楼和23楼的主卧飘窗位置观察积灰情况。结果显示,三个楼层积灰程度并没有明显差别。当然,这个实验非常粗浅,不过这种实验的精神是值得鼓励的。
科学家也做过类似的实验。在石家庄某高层建筑附近的颗粒物监测结果显示,空气中直径在0.5微米以下的小颗粒物在高度24米处(相当于8层上下)呈现最大值;直径在2.5微米以下的在高度7米处(相当于3层上下)呈现最大值;而直径在10微米以下的随高度增加而减少。总体来说,近地面处灰尘的浓度较高。随高度增加,灰尘总量(总悬浮颗粒物)减少了,而其中微小颗粒物所占比例则越来越大。
这一观测结果验证了理论推论:不同直径的颗粒物,其最大浓度区的位置也不同,彼此相隔很远。不可能有哪一层汇聚了所有颗粒物的最大浓度区。
而对于某一种颗粒物的最大浓度区,情况又能有多严重呢?我们来看一下上面这个监测结果的具体数字:
直径2.5微米以下的颗粒物在它的最大值处(3层上下)的浓度为0.3毫克/立方米,其它层高处为0.25毫克/立方米,只多出了25%;直径0.5微米以下的变化幅度更小,从0.11毫克/立方米增至0.12毫克/立方米,增加了不到10%。(关于环境空气质量标准的国家规定,请见附表。)这样的浓度变化值并不算很明显,也难怪上海那几位业主没有看出来积灰程度的差别了。
所以前面所谓的“内幕”,建筑物的9至11楼是扬灰层,这是不科学的。大气中的大颗粒物通常越靠近地面浓度越高;只有对于小颗粒物,在外力的作用下,有可能在某一高度存在一个最大浓度区。但是由于影响因素过多,并不一定所有楼房周围都存在这个最大浓度区;即使存在,对于不同建筑物和不同大小的颗粒,最大浓度区的高度也各不相同。更重要的是,不同高度间颗粒物浓度只是略有差别而已。如果“扬灰层”真的有那么多灰,一看每个楼都像套了个游泳圈一样,也就没有必要讨论了,绝对不会有人去那几层住的。
空气动力学直径:又称气体动力学当量直径(aerodynamic equivalent diameter)。表述粒子运动的一种假想粒子直径。
总悬浮颗粒物 (Total Suspended Particicular,TSP):即指能悬浮在空气中,空气动力学当量直径小于等于100微米的颗粒物。
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过敏:太干净也是错?(1)
游识猷
谈及“文明病”、“世纪绝症”、“新不治之症” ,我们通常会联想到癌症、艾滋,或者旁的一些稀奇古怪的新病毒。其实,还有一种疾病,在百年前还不算常见,到了二十世纪末,WHO已经把它列入重大公众健康问题。各国公共卫生部门无不在这种疾病上耗资如流水:美国每年因此病的造成的经济损失逐年递增,上个世纪80年代约在15亿美元,到了90年代中期,数额已飞增到100亿。据英国伦敦皇家内科医学院(Royal College of Physicians of London) 2003年的一份报告估计,花费在这毛病上的钱数大约能占英国公共医疗预算的10%,和胃肠道疾病的花费相仿。
这种令人闻之色变的毛病,就是过敏。
愈演愈烈的过敏
而情况还在变得越来越严峻。过敏的人数一直在上升,而症状也有越发加重的趋势。1980年时,过敏影响的西方人群约有10%。时至今日已经翻了三倍不止。据估计,在西方部分地区,超过三成成人被过敏困扰,而被过敏折磨的孩子将近一半。再加上过敏目前依然是种“不治之症”:在过敏反应产生后的医疗手段大多只能缓解症状,不能根治源头。基于免疫学的脱敏疗法并非人人有效。比如,服用药物也好,接受手术也罢,一个花生过敏者下次遇到一小枚花生依然会肿成香肠嘴。
过敏不是传染病,但却比任何传染病都流行。那陡峭拔起的过敏发病率曲线,实在令人惊心。如果过敏的增长势头延续,在不远的将来,过敏恐怕不仅仅是“医疗重大问题之一”。说不准它会成为未来世代最大的医疗难题。
是人出了问题,还是这个世界出了问题?为何我们的身体会对一些原本无害的成分恐慌至斯?
被策反的免疫系统
曾遭过敏折磨的人不少,能清楚说出过敏定义的却不多。盖因过敏反应的大旗下真是门客如云:哮喘、药物过敏、食物过敏、过敏性皮炎、过敏性鼻炎 过敏的受害者也反应不一,有人双目红肿涕泪齐下,有人喷嚏不断寝食难安,有人满身红疹如芒在背。为何我们中有人能欣赏五月芳菲桃花灿烂,另一些人就只能迎风流涕见花胆寒?为何有人能朵颐大嚼天下美食,而另一些人连鸡蛋花生也无福消受,不得不一遍遍确认食物成分表,胆战心惊地吃下三餐?
什么是过敏?尽管医典中早有关于湿疹与哮喘的记载,花粉症在十九世纪也就已广为人知,1873年布莱克利(Charles Harrison Blackley)更是首次用实验证明花粉症是由接触到空气中的吸入性致敏原 花粉而引发。然而直到上个世纪初,这些形形色色的毛病才被联系到一起,并归结于一个共同的病因。进行整合的先驱就是奥地利的科医师皮尔凯(Clemens von Pirquet),1906年,他首次用了“过敏(allergy)”这个词,来描述自己临床观察所得的一系列均由免疫反应造成组织损害而引发的症状。所谓过敏,其实就是免疫系统把某些本来无害的异物认作严重威胁,方寸大乱之下大动干戈,结果反造成人体伤害。
当时的医学界与研究界并未立刻就认可了皮尔凯的“过敏” 概念 这并不奇怪,免疫系统一向被认为是我们最忠实可靠的守护者,认同过敏意味着要全然颠覆传统观念,接受我们的卫士正对我们的身体倒戈相向,实在叫人情何以堪。
然而,事实就是事实。再怎么不情愿,人们也不得不慢慢开始承认免疫系统可以被“策反”。一次蜂蜇蚊叮,或是空气中飘来的一缕烟雾,或是搽在脸上的护肤品中一种本应无害的新合成化学物质,都可能让我们的身体异常不适。但过敏这个概念得到承认后,发生的事情却多少让人有些啼笑皆非。公众以异乎寻常的热情接受了这种时髦的流行病,宣称自己对各种事物过敏 加班、周一、纪律、丈母娘 这个荒谬的“过敏原清单”,折射出一个对过敏机制知之甚少的
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过敏:太干净也是错?(2)
年代。
尽管过敏的定义富有弹性而且一变再变,给流行病学家统计过敏率带来很多困难,但综合分析数据,过敏发生率确实在二战后遽然增加。随着身边的过敏案例越来越多,公众也越来越关注。究竟是什么引发了过敏?为什么我们的免疫系统在攻击自己身体,是什么原因让最忠实的保镖叛变成我们的敌人?
卫生假说:从猕猴桃到花粉热
人们绞尽脑汁,做出了种种病因猜想。过敏显然有遗传因素, 双亲都过敏的孩子有极高几率也过敏。但过敏的急速增长与不均衡的分布显然与外部的环境因素有关。流行病学的调查数据指向工业社会带来的环境与生活方式变革,唯一的问题是,究竟是哪一个?
一部分矛头首先指向过敏原,毕竟,不接触那些玩意儿便可天下太平。有人归咎于全球化带来了前所未有的流动性。我们与数百年前绝无可能相逢的人毗邻而居,入口的是漂洋过海而来的奇果异兽,我们的身体不能适应也是自然。上世纪60年代,猕猴桃被引入英美超级市场,然后的几十年内,这种售价高昂长满绒毛的果子造成了一系列的严重过敏。
有人则认为是环境污染。这种思路很好理解。工业化社会带来了许多农业社会前所未有的“非天然”化合物。污染地区的过敏率变化似乎也印证了这点。上世纪30年代,日本几乎无人知晓花粉症。到了1986年,日本部分高度污染区域的孩子三成患有因花粉引起的过敏性鼻炎。
1991年,美国生化学家普罗费(Margie Profet)则提出过敏是身体对抗有毒物质的一种方式。她认为,过敏率升高是工业化社会里避无可避的结果。为了适应日益增多的环境毒素,身体不得不借着咳嗽喷嚏那些反应,将具有潜在危害的异物统统逐出体外。过敏反应虽不好受,但免疫系统自杀八百,是为了杀敌一千。总体来看,仍是利大于弊。
另一些研究者则把焦点专注于内:我们自身。事实上,近代我们的生活方式确实有了巨大变化:我们的饮食结构变得高脂高热,锻炼机会减少,户外活动时间大大缩短,精神压力变大,烟草酒精使用变多,母乳喂养却缩短。不止如此,对微生物更深入了解的我们开始对各种病原全面宣战。需求带来广阔的市场,逐利而来的厂商杀入这片蓝海,各种清洁杀菌的产品应运而生:肥皂、洗洁精、洗衣粉、洗手液、漂白水 挥舞着这些武器,我们将身边的微生物们清剿杀灭,除恶务尽。
一切看来十分美妙,以天花为代表的一些传染性疾病开始绝迹人间。我们居住环境愈发纤尘不染,然而住在洁净玻璃屋中的人健康水平却开始遭受过敏症的打击。
直到1989年,英国花粉症发生率持续攀升,伦敦卫生和热带医学学院的流行病学家斯特拉坎(David Strachan)在《英国医学期刊》上发表《花粉症、卫生与家庭规模》一文。他一共分析了十六种可能与过敏有关的环境与社会因素,最后结论是有两个与过敏的相关性最强:家庭大小,与孩子在家中的长幼排序。一个家庭里人口数越多,长兄大姐越多,一般而言,孩子小时候被交叉感染的机会就越高,而成人后过敏的几率就越低。斯特拉坎的猜想被称为“卫生假说”。
太爱干净也有错?生长环境脏乱差反倒成了好事?听起来似乎不可思议。但这种猜测其实由来已久。
1950年代,英国人弗里曼(John Freeman)就在《花粉症》一书中提及自己的一个心得,来过敏门诊求医的多是独生子。但这还仅仅是他的个人观感,缺乏严谨的统计数据支持。1976年,著名医学期刊《柳叶刀》上《免疫球蛋白E、寄生虫与过敏(IgE, parasites and allergy)》也猜想过敏或是我们为卫生环境付出的代价。而在斯特拉坎以数字说话后,“卫生假说”迅速成为主流解释之一。
免疫系统的军训教官
免疫系统并非从我们一生下来就十项全能,而是需要训练与学习。过程就像军
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过敏:太干净也是错?(3)
队练兵。比起没有经受过感染考验的免疫新兵,身经百战的老兵才是保家卫国的中流砥柱。
我们的免疫系统分为非特异性免疫和特异性免疫。对外来异物,非特异性免疫可能会不分青红皂白地吞噬一气。而特异性免疫则不然,需要免疫细胞与抗原进行接触、识别,然后才能作出针对性的反应:直接攻击,或合成专门抗体,或释放细胞因子。特异性免疫还有个特点,它拥有记性,能认出重复来犯的病原体,然后一边感叹“这个妹妹我曾见过的”,一边毫不留情地迅速剿灭。
在白细胞中占不小比例、寿命可长达几年的T细胞就是特异性免疫大军的重要组成部分。T淋巴细胞有Th1、Th2、Th3等许多亚型,而致病微生物感染常会引发Th1免疫反应。研究者开始认为是过多的Th2免疫导致过敏,由于疫苗推广与抗生素的辅助,人们早期的感染次数大幅减少。我们的免疫系统未能按它数十万年来业已习惯的路线按部就班地成熟。Th1发育不顺,进而导致Th1/Th2免疫比例失衡。可惜随着研究深入,人们又发现肠道寄生虫感染可增加 Th2反应,结果一样降低了过敏几率。在热带地区,寄生虫感染多,过敏发生很少。为此,美国甚至曾开展寄生蠕虫用以治疗过敏的临床试验。
新“卫生假说”的机制建立在1995年发现的调节性T细胞基础上,调节性T细胞又被称为抑制性T细胞,顾名思义,它是免疫系统的一道刹车。我们的免疫大军并非只会一味进攻。它受着复杂调控,令行禁止非常重要。然而,假如细菌寄生虫这类异物接触得太少,免疫系统的应答发展过程就会出现问题。比如,在泥中存在着一种基本无害的细菌,牝牛分枝杆菌(Mycobacterium vaccae)。伦敦大学学院的医学微生物教授鲁克(Graham Rook)发现,呼吸道过敏的小鼠在接触到灭活的牝牛分枝杆菌后症状有所缓解。也许在进化的漫长岁月中,我们已经习惯与一些低毒的微生物共生,与它们接触的过程中,免疫系统得以慢慢约束自己的进攻性,甚至我们的免疫系统要依赖这种接触来让自己正常运作。一味远离那些共生已久的“老朋友”, 结果就是免疫系统自我平衡与调节失控,对外来刺激过度敏感,成天高射炮打蚊子,不得安宁。对我们并无裨益。鲁克的猜想就是所谓“老友机制”,也有人称之为“微生物接触理论”。
和“老友”一起做免疫系统
一般而言,出生一岁内正是免疫系统受训阶段,也是变应性致敏(allergic sensitization)发生阶段。有证据显示接触低剂量抗原可以促进婴儿变应性致敏。而高剂量抗原则会让免疫系统习惯忍耐,不致于过敏。有假说认为,花生过敏的原因可能在于小孩小时候通过皮肤接触到的少量花生成分。而对宠物过敏的人,小时候家里可能没养宠物,但与其他养宠物者交流间接触到稍许宠物皮屑。
比起每日住在雪洞似公寓中的独生子,长兄长姐多的孩子更可能在与一双双黑乎乎的小泥手嬉戏间,多多接触到这些免疫训练的“老友”。居住在草长马鸣的乡间孩子、或者家中养了数只宠物每天和猫狗滚做一团的孩子情况也类似。慕尼黑大学哮喘与过敏系主任穆蒂乌斯(Erika von Mutius)以系列实验证实,农场孩子确实比城市孩子过敏几率小得多。
瑞典卡洛林斯卡医学院研究预防过敏的比约克斯滕教授(Bengt Bjorksten)则专注研究我们的肠内的微生物菌群。比约克斯滕发现,瑞典的孩子过敏率高,而地理上临近的爱沙尼亚则过敏率低。两地卫生习惯不同,爱沙尼亚消毒较少,孩子们较早就有了多样的肠内菌群。还有研究显示,过敏的儿童肠道中的益生菌较少。或许,肠道内菌群的多样性,尤其是所谓益生菌的比例与过敏发生率有关?
蒙特利尔大学过敏研究实验室主任德莱斯皮斯(Guy Delespesse)正
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过敏:太干净也是错?(4)
是益生菌补充的热心建议者之一。他推荐孕妇在怀孕后期补充益生菌,认为这对降低孩子的过敏率有帮助。有其他研究者则建议在新生儿的饮食中补充益生菌和益生菌可以利用的一些特殊糖类。目前研究还没有显示益生菌对哮喘有疗效,但如果在婴儿早期就开始补充一些乳酸杆菌,可缓解2岁内的湿疹症状,显示出补充益生菌可能对免疫系统有正面影响。在远离“老友”的一个多世纪后,人们正在努力挽回失落的友情。
保持免疫系统的平衡
1961年,美国微生物学家杜博斯(René Dubos)曾预言,现代医药高歌猛进的同时也可能创造出新的问题。而今半个世纪已过,我们只能遗憾地承认,杜博斯说中了。不止过敏,免疫系统的耐受机制一旦被打破,许多自身免疫性疾病也会因此而来。德莱斯皮斯把炎症性肠病,I型糖尿病还有多发性硬化都归于此类。有猜测自闭症与急性成淋巴细胞性白血病发病率急升也可能与免疫系统失衡有关。
对于过敏我们所知仍甚少,目前一些前瞻性的初步研究表明遗传背景与环境接触因素在这种疾病的发展过程中都有影响。包括感染、香烟、污染物、母子饮食等在内的环境因素可能导致表观遗传的DNA甲基化修饰,进而改变基因表达范式,使免疫系统的成熟历程随之改变,最终产生可观察到的临床表现。对治疗过敏的研究突破不知何时能出现,在此之前,鲁克教授认为,也许是改改我们那矫枉过正的卫生观念的时候了。下回看到一只尘满面眼闪亮地回家的小泥猴时,先别急着勃然大怒,也许长大后,那泥猴会比许多一尘不染的洋娃娃更健康些。
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下水道:要让城市更美好(1)
多米诺
2011年,中国的大都市们纷纷被迫与内涝亲密接触。
6月初,武汉连降暴雨,城中观海,出门靠舟。
6月23日,水漫京城。皇城处处积水潭,地铁变身水帘洞。
7月3日,成都亦遭滂沱,匆匆加入大中华水上游乐园阵营。
10月13日,广州紧随其后,暨南大学被淹成“威尼斯分校”。
随着越来越多的城市沦为水城,城市下水道,这个被大都市光鲜外表掩藏于地下的问题,终于被摆上台面,成为关注的焦点。
下水道,道在何方?
近几十年,中国城镇化进程迅速,大片荒地被钢筋水泥与柏油覆盖,无疑加重了降水时对“城市良心”的考验力度。
在以往,雨水降下来会渗入土壤,只有当降水强度大于下渗时地表才会形成积水。而现在,城市里多半的雨水被留在地表,形成地表径流。在排水工程中,一定汇水面积内地表径流与降水量之间的比值被称为径流系数。一般来说,公园和绿地的径流系数在0.1 0.2之间,而对于城市建筑密集区,径流系数的数值则是0.6 0.85。显而易见,同样的雨水总量,建筑物的密度越高,留在地表的积水量越大,城市排水系统也就要接受更大的考验。
而与此同时,城市中还存在一个“雨岛效应”。与“热岛效应”类似,与周边郊区相比,大城市的降水次数和降水量都有所增加。在暴雨来临时,“雨岛效应”会成为内涝的帮凶,进一步加大城市排水系统的负荷。
排水设施,遗留问题?
下水道,其实是个日语舶来词,“下水”表述其功能,“道”则描述了它的外形。有别于巴黎、伦敦、东京恢弘如宫殿的城市排水系统,中国多数地区的排水管一般在地下5米左右,管径多在1米以内,实在当不起“下水道”这个称呼。所以,给排水相关的工作人员更常用“污水管网”这个称呼。那中国为何采用这种“地下管网式”的设计呢?这还得从建国初期说起。
新北京的城市排水系统始建于建国初期,彼时由于在经济和技术上一穷二白,国内很多地方都是沿用“苏联老大哥”的理念和理论。与欧美和日本着眼于未来的“地下廊道式”方案不同,当时中国的设计更注重节约成本,旨在以最小的代价解决眼前的问题。而苏联的地理环境是地处高寒、降水量小,中国全盘复制他们“地下管网式”的排水设计,就遗留下诸多问题。
国内的地下管网式排水系统口径小,承载能力有限,很难应付如连降暴雨之类的突发状况。北京市区就仍有很多地方使用合流制的排水方式 把雨水和污水混在一起一股脑的丢给污水处理站。这种排水体制系统投入成本低,施工容易,但对于处理能力有限的污水站来说,大规模暴雨就是块吞不下的硬骨头了。而关闭泵站,量力而行的话,城市海景会会变得愈发浩瀚 而一些发达国家的排水系统多用分流制,雨水系统和污水系统并行,维护和管理方便,缺点就是施工麻烦且造价较高了。
标准规范,底线之下的底线?
在一次又一次的大雨倾城中,常常会出现“多少年一遇”的概念,似乎是在为饱受诟病的城市排水系统喊冤。事实上,的确有一个名为“重现期”的概念。它指的是在一定长的统计期间内,等于或大于某暴雨强度的降雨出现一次的平均间隔时间,通俗点说,“多少年一遇”似乎也没什么太大问题。
以北京为例,建国初期北京城的排水网管设计重现期为0.5年,碰上“半年一遇”的大雨时就会产生积水,所以北京每年泡上那么几次澡是很正常的,这完全在设计允许的范围之内。现在,按照国家《室外排水设计规范》,重现期一般采用0.5 3年,重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区,一般采用3 5年。然而在实际建设中,先不说“重要”和“严重”的定义有多模糊,多数城市在设计规划的时候都采用了规范允许的下限。因为高标准意味着高投入,高投入则会减少工程收入。而欧美、日本等发达国家对于重现期只规定
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下水道:要让城市更美好(2)
最低限,而非一个区间:纽约的排水重现期为10年,东京和巴黎是5年。
水淹三尺,非一处之过?
城市内涝,其实还不只是某一方面的问题。
在排水设计的计算方法上,国内还远落后与发达国家。目前计算雨水量、暴雨强度,用的都还是上上世纪的推理公式法,简单但误差大。国外的同行们早在三四十年前就改用电脑建立模型测算,但我们现在使用的一些计算公式里,时常会出现一些“经验系数”,这些微小偏差的累积,可能会将结果引入到一个更大的误差之中。
在排水管网的管理和养护上,国内几乎所有城市都存在不同程度的问题,包括年久失修、阻塞、缺乏整体协调。道路两边的雨水箅子下被厚厚的垃圾堵满 落叶、塑料包装袋、烟头、剩菜 这些都严重阻碍了它的排水泄洪功能。同样的,管道内部情况也不容乐观。比如餐饮业密集区域,厨房排入下水道的油脂在下水道中变冷凝结,很容易黏在管壁上,导致排水管线的实际管径越来越小,越来越容易堵塞。而地下管网式排水系统又不便疏通,使得问题积累愈发严重。
此外,我国的排水管道是分段修的,每个施工单位只负责其施工的一段,而城市的扩建和多次改造更让这种混乱雪上加霜。设计、建造的过程,很少会去考虑其上下游及整体布局,更难以跟上城市发展的整体步伐。
往往只有在内涝严重的时候,公众才会意识到排水网管建设的重要性。相较于电力、给水、通信之类收益比较好的公共事业,排水管道的设计、建设、养护还会遇到缺乏经费的问题,而且投入之后还不一定能“看见”效果,这些障碍都直接导致了下雨后城市变海洋的无奈事实。
在法国作家雨果的笔下,下水道被称作是“城市的良心”。一个真正的宜居城市,除了有光鲜繁华的外表,还应该有通畅的地下世界,和能够设计、建造、维护这个世界的人们。
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智能电器:你家空调给你发微博了吗?(1)
天蓝提琴
家里有七只长相差不多功能又各异的遥控器 头疼吗?那么,你想一键控制所有家电,用手机开卫生间的灯,客厅的电视,卧室的空调吗?或者,想让房间窗帘早上7点自动拉开,让阳光叫你起床? 只要有一点电子信息知识,或者至少有一点学习的决心,把你的家变成以上功能都能实现的智能住宅,一点都不难,而且还可以让你的她回家的时候惊艳一番!
要让家变得更加智能,就需要让家具家电们开始“思考”;而为了“思考”,它们就需要一个“大脑”,也就是微控制器(Micro Control Unit, 简称MCU)。常见的所谓“智能”空调,“智能”冰箱,它们的“智能”都要依靠嵌入在自己体内的微控制器,所以微控制器又叫“嵌入式”处理芯片。所以,智能住宅大改造的核心步骤,就是要给所有需要拥有智能的家具家电一颗智慧的“芯”。
初阶改造:手机控制台灯
就从最简单的用手机控制台灯说起吧!
作为你未来的那盏智能台灯,它除了需要一个能够进行思考的大脑外,还需要一个能听懂手机语言的“耳朵”和一个执行开灯关灯动作的“手”。
所以你至少需要:
一盏台灯(废话 )
一个智能手机(这很重要,你需要给这个手机写程序来实现用手机控制家电,所以非智能机就请绕道吧)
一颗微控制器(充当智能台灯的大脑,对手机发送过来的指令进行判断,并作出一些决定)
一个蓝牙模块(智能台灯的耳朵和嘴,功能是让智能台灯和手机进行交流。根据不同的方案也可以用wifi模块或者无线串口模块等其他通信模块来代替)
一个继电器(智能台灯的手,能够打开和关闭智能台灯的电源)
注:实际上,为了让这些器件能够工作,你还需要一些额外的器件,比如直流稳压模块,程序下载器,连接器件的电路板、连接线等等。不过从解释原理这个目的来说,这些器件并不重要,故略去不表。
步骤:
先向微控制器写入一个程序,告诉微控制器一些“思考”方法(比如在接到手机的“开灯”命令后应该打开台灯而不是音响),再将台灯、继电器、微控制器和蓝牙模块根据这个示意图连接起来,最后给手机写一个能够向蓝牙模块发出指令的程序 恭喜你,大功告成,打完收工啦!
嗯? 太快了吗? 你想知道更多细节吗? 好吧,就让我向你透露一下这个作为智能台灯大脑的微控制器究竟在想些啥。假设现在你希望关掉一盏正在发光的智能台灯。你需要先用手机搜索到安装在智能台灯上的蓝牙模块,并和它建立无线连接。当你按下手机屏幕上的“关灯”按钮时,手机就会告诉蓝牙模块“请关灯吧!”,然后蓝牙模块就像个传声筒一样,把这个消息原封不动地转告微控制器。听到了这个消息之后,微控制器在千分之一秒内就做出了决定:“站在角落里那个,继电器,没错,就是你,去把灯关喽!”于是接在台灯供电线上的继电器就断开了,台灯就灭啦。
中阶改造:手机控制家中所有的电灯
手机控制台灯并没有什么实用价值,因为台灯本身是可以到处插的,你可以把它挪到你想挪的地方去,并不需要远程操作。更需要改造成手机控制的,应该是家里的各种顶灯壁灯:当你洗漱完毕已经坐在被窝里刷了半小时果壳,准备睡觉的时候,离开温暖的被窝跑到卧室门口关灯是一件多么需要毅力的事情啊!如果这时,不需要离开被窝,在手机上轻轻一按就能关灯,生活是不是瞬间就变得美好了呢?
用手机控制天花板上的电灯,和之前控制桌上的一盏台灯,只有一点区别:电灯的数量更多。所以,系统需要作如下图的变化:
【系统示意图2】
用一个主微控制器,一个蓝牙模块,以及一堆无线开关(电动车库门的钥匙就是最常见的无线开关)*、一堆次微控制器和一堆继电器重新组成一个智能控制网络。如果说主微控制器是这个“智能”军的军长,那么用手机通过蓝牙模块指挥军长
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智能电器:你家空调给你发微博了吗?(2)
的你就是司令,而无线开关的发射模块就是军长向各个旅(受控的电灯)下达指令的通信兵。指令到达每个旅之后,由旅长(次微控制器)的通信兵(无线开关的接收模块)向旅长转达这个指令,然后旅长命令手下的士兵(继电器)执行。**
这三种东西构成了控制中心
实际上,受控电灯也可以不使用微控制器,不过用微控制器来解释会比较统一。
在软件上也需要稍作改动,手机上的控制软件需要增加能够单独开关每一盏灯的按键,主微控制器需要增加把每一个按键对应到相应无线发射模块的程序。
高阶改造:智能灯光系统
商业化的智能家居解决方案中,智能灯光系统应该是个最基本的功能了:人来灯亮,人走灯灭,预设灯的开关时间,根据室内亮度自动调节灯光亮度等等。听起来很高级嘛,不过如果你已经按照前面的方法实现了用手机控制家中所有电灯,那么增加这些功能就都是小意思啦。
人来灯亮,人走灯灭:
我们将一个次微控制器,一个无线接收模块,一盏灯(或者几盏永远同时开关的灯)的组合称为一个“智能灯光节点”。只要让这个节点具备了感知人类存在的能力,不就能做到“人来灯亮,人走灯灭”了嘛。
那么,怎样才能让这个节点具备感知人类存在的能力呢?增加一个专门感知人类存在的“人类传感器”么?还真有。PIR(无源红外)传感器,就是非常合适的人类传感器。任何东西都会向外发出一定的红外线,温度高的物体放出的红外线就多,温度低的放出红外线就少。PIR传感器可以检测到它附近的红外线强度。当人类经过的时候,红外线强度会比没有人的时候高很多,所以PIR传感器就能够识别人类的存在。
所以,只要在灯光照射区域附近增加一个PIR传感器,并把它连接到“智能灯光节点”上,然后告诉微控制器:当PIR传感器感受到足够的红外线时,就打开灯光;当PIR传感器连续10分钟都没有感受到足够的红外线时,就关闭灯光。这样一来就实现了人来灯亮、人走灯灭。
预设灯的开关时间:
你很想按时起床,但遗憾的是你的耳朵已经发展出了完全过滤闹铃声的能力,隔壁邻居都被你的闹铃叫醒了你还没醒;或者你很想在睡前躺在床上看书,但又怕自己看着看着就睡着了,导致床头灯亮了一整晚
那么你需要一个能够预先设定电灯开关时间的功能:在手机上和主控制器中分别加入一段程序,能够让主控制器根据手机的指令确定什么时候让哪个无线发射模块发出命令,打开或者关闭相应的灯就行了。这样一来,只要设定成晚上12点自动关灯,第二天早上8点自动开灯,就能既在睡前躺在床上舒服地看书,又不怕亮着一夜电灯浪费电,还能保证第二天按时起床上班,一举三得。
根据室内亮度自动调节灯光亮度:
想要让智能灯光系统根据室内的亮度自动调节灯光亮度,必须要先让它知道室内现在的亮度如何。最便宜的方法是使用光敏电阻。当射入电阻的光线增强时,电阻的阻值会增大(某些型号的光敏电阻会减小);当光线减弱时,阻值会变小(或增大)。也就是说,这个阻值直接表示了灯光的强弱,所以只要让“智能灯光节点”的次微控制器保持测量这个光敏电阻的阻值,然后根据阻值的大小决定相应灯光的强弱就可以啦。
终极改造:全电器控制
除了电灯之外,你还想随意控制家里的其他电器,比如:电视机、空调、电热水器、饮水机、音响 等等,怎么办呢?其实,有了改造电灯的经验之后,这些都不算太难,只是在控制电灯的控制网络中加入一些新的“智能节点”,然后在手机控制端和各个控制器上增加相应的程序就行了。
基本的思路:
电热水器、饮水机的控制方法和电灯几乎完全一样,只要控制电路的通断就行。把它们当做两盏电灯来处理吧。
电视机和空调这种由遥控器控制的电器,改造起来稍微复杂一点:你需要用一个红外接管录下遥控器的信号
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智能电器:你家空调给你发微博了吗?(3)
,然后给一个智能节点加上红外发射管,让它能够根据手机的指令发射相应的遥控器信号即可。你也可以在遥控器上加装一个微控制器芯片,把遥控器变成一个智能节点,实现相同的功能。
音响的改造需求和前面的电器都不同:你想让音响直接播放手机上的音乐,怎么做? 最简单的方法是,改造一个蓝牙耳机,把这个耳机的音频输出线取出来,连接到音响上。同时,给音响加上一个“智能灯光节点”,让手机控制音响的电源的通断。这样一来,你在远离音响的地方用手机打开音响的电源,然后让“蓝牙耳机”播放音乐,就能听到音响里放出的音乐啦。为了远程控制音响的音量、环境音效等等,你还可以用改造电视遥控器的方法对音响遥控器进行改造。
不只是电器
你已经让所有的电器变得智能化,相互联系并能用手机控制,但你仍不满足,还想让窗户、窗帘、房门之类不是电器的东西能够自己打开或者关上,可以吗?当然可以,不过这些东西的改造除了为它们每一个配上一个智能节点之外,还必须增加电机或者气动推杆之类的动作元件,充当人类“手”的角色,对窗帘或者房门进行直接操作。这样的机械改造,就必须具体问题具体分析了。不过相信能够按照这篇文章一直做到这一步的同学,只要决心去做,就一定能够完成这种改造的!
同一个世界,同一个物联网
你刚打完一场篮球,想让家里的电热水器开始提前烧水;你在公司,晚上有人要到家里做客,你想知道家里的扫地机器人是否已经打扫完房间了;或者你总不记得家里的门锁了没,在出门后总想回去检查一下门的状态 物联网就是你的救星。
实际上,前面提到的“智能灯光系统”就是一个局域的物联网。而为了让你可以在离开家以后仍然对“智能之家”保持控制,你可以让家里的局域物联网连上因特网。这样你就能用任何能上网的设备来对家里的“电器”进行控制了(经过改造以后的电动窗帘也算是电器,对吧 )。
让家里的控制中心连上网络(需要一个Wifi模块或者以太网模块),为它建立一个网页。把所有的控制命令都存放在这个页面上,然后对这个页面的内容加设一个密码。这样一来,你只要在任何地方访问这个页面,就可以控制家中的一切电器啦。不过,如果你不介意家里的信息公布在网上的话,这件事情还有一个更拉风的做法:
以空调为例。
首先,跟刚才一样,让控制中心上网。
然后,给家里的空调注册一个微博账号,比如@天蓝提琴家的空调。
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