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第三章,技术·宅.2

作者:果壳网 当前章节:15396 字 更新时间:2026-6-23 07:50

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

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。

打呼噜:弄清楚原因了吗?

 打呼,多常见的一件事,而且大家都说打呼的人睡得香。可是有的人打呼时间一长,就遇上心脏绞痛、记忆力下降、性功能障碍等痛苦事儿,最后甚至还会一睡不醒……打呼,怎么变成了致命危险?首先,我们得弄清楚呼噜声到底是从哪里来的:

偶尔打呼不用愁,

长期打呼要警惕

人在劳累时,那些软组织也放松得比较彻底;或是枕头不太合适,让气道有点扭曲,不那么通畅,都可能造成打呼这一现象。但这样的鼾声都是正常的,休息好了、换个枕头,气道通畅了,鼾声也就消失了。对这种偶尔的鼾声,大家大可放心。

 如果是病态的打呼——睡眠呼吸暂停综合征,那可要警惕起来了。北京朝阳医院睡眠呼吸中心主任郭兮恒教授认为,如果一周7天中5天都会打呼,那就算得上是

病态了。睡眠呼吸暂停综合征是指7小时的夜间睡眠中,呼吸暂停次数大于30次(每次呼吸暂停时间大于10秒)。打呼、呼吸暂停都是医生诊断此病的重要标

准,但其他一些重要的临床表现也是医生的诊断依据,譬如:夜间憋醒、心脏绞痛、醒时口干、睡不解乏、白天嗜睡、记忆力下降、性功能减退等。

呼吸暂停危害大

郭兮恒教授指出,病史在5年左右,未经治疗的病态打呼患者的死亡率在11%~13%;病史在8年左右的睡眠呼吸暂停综合征患者(每小时呼吸暂停次数大于15次)死亡率高达37%。看来,打呼跟睡得香可没什么关系,相反,打呼和呼吸暂停可是致命的健康杀手。

 呼吸时不时地暂停,会造成睡眠呼吸暂停综合征的患者通气不足,血液中的氧气含量下降,氧气不再能供应身体所需。大脑作为人体耗氧量最大的器官,缺氧可是

不能接受的,于是就会时不时地“叫醒”患者,让他醒来多呼吸点空气。心脏也是24小时无休的工作者,对氧气的需求也不少,也会闹罢工。这样一来,睡眠呼吸

暂停综合征的患者还没进入深睡眠,就被憋醒或是心脏绞痛惊醒了。他们总是处于浅睡眠的状态,所以睡多久也不解乏。

谁更容易患上

睡眠呼吸暂停综合征

 与白种人相比,亚洲人更容易患有此病。因为与白种人相比,亚洲人的鼻腔、喉部与口腔的通气道较小。随着年龄的增加,睡眠呼吸暂停综合征的发病率在男女两

性中的发病率都呈升高趋势,因为年纪越大软组织越容易松弛,所以许多老年人打呼声音很大。但女性在更年期后的发病率明显增加得较快。医学专家们认为,这可

能是激素原因导致的。不过,总体而言,男性“打呼”还是多于女性的。

与标准体重的人相比,肥胖患者更容易患此病。这点很好理解,因为肥胖患者颈部软组织(脂肪)体积增大,造成气道狭窄,睡眠时气道也更容易被堵塞。美国国家心、肺、血液研究所指出,美国超过1200万睡眠呼吸暂停综合征患者中超过50%是肥胖患者。

健康睡眠小法则

要想缓解睡眠呼吸暂停综合征患者的症状,侧卧是一个很好的方式。因为仰卧时,重力作用会导致舌根后坠以及咽后壁的塌陷,造成上气道的阻塞,而侧卧睡则比较能避免这种情况的发生。

选一款合适的枕头,也是很重要的。过高的枕头会让你的气道折叠。过低的枕头则可能让头部过分后仰、下颌抬高,造成舌根后坠。过软的枕头则会让你在侧卧睡时,颈部没有支撑,过分向外歪曲,造成气道不畅。综上所述,高度适中中等偏硬一点的枕头是最好的。

失眠,简单也不简单 (作者神丙)

睡得着的人都是一样的,而睡不着的人却各有各的原因,有的人夜班、有的人精神紧张,有的人失恋,有的人患了失眠症……这一期奇艺《恐怖!健康警报》请来了睡眠专家,为大家讲解7个关于失眠和睡觉的问题。

很多人在生活中都有过睡不着的时候,睡不着就是“失眠”,但只有这种状态持续两周甚至更长的时间,才称得上一种病理状态,也就是“失眠症”。此外,更多人并不是失眠,只是想睡却没有时间、环境等条件,导致睡眠不足——不是“睡不着”,而是“没得睡”,这种情况叫做“睡眠剥夺”。长期睡眠剥夺,也有可能会因为打乱了生活节奏而引起失眠。为此,果壳网采访了首都医科大学附属北京朝阳医院睡眠呼吸中心主任郭兮恒,他为我们回答了7个关于失眠和睡眠不足的问题。

1.我们究竟需要多长时间睡眠?

每个人的睡眠时间是不相同的,一般认为是在6到8小时,但美国睡眠方面的科学家通过实验,发现对大多数人来说,只睡6小时可能有点不够。

这项实验是将受试者分成三个不同小组:4小时睡眠组,6小时睡眠组,和8小时睡眠组,实验的内容是让他们完成精神运动警觉任务(the psychomotor vigilance task, PVT)——在10分钟的测试时间里,受试者坐在电脑屏幕前,看到随机闪现的数字时必须马上按下空格键。如果谁反应哪怕迟滞了半秒钟,即表示受试者已进入嗜睡状态。

在这项为期14天的实验中,8小时睡眠的受试者几乎没有出现任何注意力分散,或认知能力下降的现象,而4与6小时组的受试者,PVT结果几乎都逐日下降,4小时组的受试者情况最糟。实验进行到第6天,6小时组中25%的人在电脑前进入了梦乡。在研究的尾声,他们注意力分散的现象是第一天的5倍。

在有关记忆的测试中,6小时组成员的表现在两周中也持续下降。两星期结束后,他们精神受损程度与研究者之前做过的,被连续剥夺24小时睡眠的受试者差不多,其认知能力的下降等同于醉酒者。

所以说,长期睡眠不足对精神和大脑的危害是显而易见的,不管是失眠还是睡眠剥夺。郭兮恒表示,长期睡眠不足,不是一天两天补得回来的。在有条件的情况下,困了就睡,不困就不睡,养成规律的睡眠习惯是避免失眠的一个好方法。

2.为什么有的人更容易失眠?

很多人都会在兴奋或忧虑的时候睡不着觉,这本是很正常的事,但对于一些敏感的人来说,一般人不会太在意的事,对他们来说会被“放大”。比如正常人都可以忍受的钟表走动的声音,几个房间外水龙头滴水的声音,对他们来说就变成了噪音。

即使面对相同的工作压力和睡眠时间,有些人可以调节得很好,见缝插针,倒下就睡;而另一些人就算是躺在舒适的大床上也辗转难眠,这除了遗传因素,心理和性格原因占了主导。

郭兮恒还指出,除了工作压力,失恋也是引起失眠的一个常见原因,不过对大多数人来说,失恋不过是成长的必经之路,出现失恋——失眠——抑郁这种演变的还是在少数,这样的情况就更需要心理疏导,而不是仅仅治疗失眠。

3.失眠、睡眠质量差,睡得越少越容易胖?

日本睡眠专家组成的睡眠改善委员做了一个基于互联网的问卷调查,结果是比起快速入眠者,女性中潜在失眠者体重更难减轻,而男性潜在失眠者里,感觉“不小心就吃过头”的人比例更大,任何一个年龄层中这个比例的差距都超过14个百分点。

日本专家认为,这是由于人体处于睡眠状态时,蛋白质的合成速度有所提高,充足的睡眠可以打造健壮肌肉、提高人体基础代谢。睡眠不足的话,肌肉量就会减少,基础代谢也会随之降低,结果就会感觉体重难以减轻。

不过,郭兮恒告诉我们,失眠者、以及睡眠不足的人中,瘦的人照样很多,这是因为不同人身体的内分泌与代谢状态不同。有的人因缺乏睡眠引起的一系列身体变化(比如影响到消化系统),其结果是变瘦;而有些人内分泌的变化会导致更利于储存脂肪。另外,睡眠不足也会影响瘦素(由脂肪组织分泌的一种激素,可以控制食欲及新陈代谢速率,缺乏瘦素基因的大鼠容易食欲增大,导致肥胖)的分泌,再加上某些人因为没有睡够会影响情绪,情绪不好时又会想吃东西,而他们的消化系统偏偏又很健康,就确实会变胖了。

所以总的来说,不能简单地说“缺乏睡眠会使人变胖。”

4.补觉有用吗?

总的来说,补肯定比不补要好,特别是短时间缺乏睡眠者,只要有条件,应该尽早补回来。但对于经常失眠的人,白天补觉显然会影响夜晚的睡眠,陷入白天迷糊,夜间清醒的恶性循环,所以白天还是不要睡太多为好。习惯午睡的人,打个盹就够了。(详见“午睡有益,但睡久了白睡” )

5.昼夜颠倒真的不好吗?

研究表明,上夜班的人患心脏病、高血压以及其他疾病的风险很高。因为人类的祖先并不是夜行动物,人体本身的习性就是在晚上睡觉。那种一周需要上两三个夜班的人,往往会有睡眠周期的紊乱,也就会引起睡眠障碍和失眠。即使是在周末进行调整,夜班工人的睡眠节律还是会有巨大的变化。

另外,夜间值班也不像白天可以一日三餐规律地进食,所以还会引起肠胃疾病。因为大部分在肝脏中发现的酶活性都具有节律性,当你该吃东西的时候,酶活性就会提高,同时肝脏在白天对脂肪和糖的代谢能力较晚上更高。所以在半夜和凌晨,肝脏可能不能提供足够水平的消化酶来分解食物,吸收营养。 所以,睡眠医生一般都会建议一周不要超过两个夜班。郭兮恒还补充,但对于那种长期、每天都昼夜颠倒,类似于生活在另一个半球的人(比如说某些作家和文艺工作者),只要自身适应了这样的生活节律,能够睡得香,也并不是什么坏事。

6.睡不着,吃安眠药就可以了吗?

郭兮恒表示,安眠药虽然能够诱导人的睡眠,但毕竟和自然入睡的过程不同,会带来种种副作用。不过,与其副作用比起来,长期缺乏睡眠对人体的伤害更大,因此能依靠安眠药入睡虽比不上自然入睡,总比完全没有睡要好。

目前中国地区的安眠药属于处方药,无法在药店购买,但即使是医生所开,服用者也应该遵循医生的指导,不得随便加量,也不能与许多其他药物同服,以免产生危险。

7.对于拥有良好睡眠有什么好建议?

郭兮恒的建议其实很简单(做到却有点难):生活规律、睡眠规律、少想一些,要求低一些,放松心情,这就是最好的治愈失眠良方。

茶、咖啡、酒,原则上睡前都不要喝,但有些人完全不受影响,也就不用在意,至于热牛奶,也不过是一瓶蛋白质含量颇高的安慰剂。(辟谣在此"晚上一杯奶,有个好睡眠?")

最后,郭兮恒指出还有一些失眠是某些疾病造成的,比如甲亢,这就必须先治好原来的疾病,才能治好失眠。

想要更多建议?还可参考" 睡不着,看果壳"

每次考试前熬夜背书,困得不行却还不敢睡,这就叫做“睡眠剥夺”;每次考完试后大脑还处在兴奋状态,想起那些不该错的地方,一时又睡不着,这就叫做“失眠”。

寄生虫:小心卧室角落 (果壳中名:《谁睡了你?卧室里的寄生虫! 》,作者Wuchao)

它们是潜伏在我们身边的神秘住户,种类繁多、数量庞大,还能制造骇人听闻的疾病。它们不时的骚扰,甚至威胁我们的生活,它们是比我们更惬意的卧室主人。

今天,曾被经常提及的一些寄生虫,似乎已经悄然消失。但在一些发展相对落后的地区,甚至是现代化的大城市,一些寄生性昆虫仍不时的对人们的生活构成骚扰甚至威胁。这些寄生虫通常不会对我们造成很大的创口,但一些骇人听闻的例子却真实存在:尽管十分罕见,但蝇蛆症确在一些地方真实的发生着,丽蝇科的一些种类会在人类皮肤创口、甚至眼部产卵,密集的幼虫取食人体的活组织并造成严重的创口。对于无自理能力的人来说,这些外寄生物会让其毫无反抗之力,并最终造成巨大的创伤。类似的病症在近年已十分罕见,只是在文献中不时的让读者心惊。

编者注:蝇蛆症此处不做多谈,感兴趣的读者请自行关注本文一楼的视频。PS:视频内容非常残暴和重口味,建议从卧室里的寄生虫过渡后再行欣赏,心理承受能力脆弱者请三思!

相对如此恐怖的寄生物,室内相对常见的虱子跳蚤似乎显得温和的多。然而,这些高度的特化的昆虫却在人群间传播着斑疹伤寒病乃至危险的瘟疫。虱子和跳蚤在昆虫纲均占有一个目的地位,二者尽管生活在相似的环境下并有着类似的生活习性,但并非近亲。

虱子,跟着毛发走!

包含5000余个种类的虱目为半变态昆虫,这类无翅的扁平昆虫生下来就有着类似父母的外表。它们永生不离开寄主,取食寄主身上的皮肤碎屑,或者吸食血液。在我们身上,体虱和阴虱曾是常见的寄生物,它们以强有力的特化的爪攀握人体的毛发,并吸食血液。卵被粘黏在人体毛发上,这些白色的微小卵粒,被称为虮子。头虱的危害曾经如此普遍,以至于纵使王官贵族也要使用一种极密的梳子——箅子——来刮出头上的这些居民。

【左:头虱(Pediculus humanus capitis)右:耻阴虱(Phthirus pubis)】

跳蚤,昆虫界跳跃能手

同虱子一样,拥有2500个家族成员的跳蚤也为其特殊的生活习性发生了全方位的特化。侧扁的身体在受到寄主挤压时仍能轻易移动,强有力的后足为其提供了昆虫界最强有力的跳跃能力。据信,跳蚤可以弹跳至体长百余倍的高度,如此能力在我们看来简直无法想象。正是这种非凡的跳跃力,使得跳蚤能够从栖身的卧室缝隙中迅速的到达寄主身上。与虱子不同,跳蚤通常产卵于寄主的巢穴之中,在人类为寄主的例子上也就是卧室床铺之类的环境。跳蚤的幼虫与成虫外观迥异,它们以寄主脱落的皮屑为食。相对虱子,跳蚤没有十分明显的寄主专化性,例如,曾有报道在一些寄主体上发现20余种的跳蚤,而同样,有些种类的跳蚤也会有超过30种寄主。这显然可能因为繁殖过程离开寄主和其显著的活动性而致。与虱子一样,跳蚤同样在哺乳动物间传播着斑疹伤寒病及兔热病,并将鼠疫——曾于14世纪肆虐于北半球的恐怖疾病——经由啮齿类转嫁至人类身上。此外,很多人会因为跳蚤的叮咬产生过敏。

【人致痒蚤(Pulex irritans)】

臭虫,“臭”名远扬

同虱子和跳蚤一样,臭虫也已迅速的远离大多数城市居民的视野。这些扁平的半翅目昆虫通常选择房内的床板作为首选栖息地,主要在夜间出没。在一些卫生较差的环境下,常有臭虫滋生并吸食人体血液,由于其体内臭腺能分泌物质散发出一股特殊的臭味,臭虫“臭”名更加得以远扬。这种寄生虫造成的卫生问题曾经十分普遍,即使是现在,相关新闻也能见诸于报端。

螨虫,从未远离

在今天看来,无论是让人毛骨悚然的丽蝇导致的蝇蛆症还是虱子跳蚤所造成的骚扰,这一切肉眼可见的外寄生物似乎已远离我们的生活,但一些更微小的寄生虫却从未远离。螨或许时刻陪伴着我们。这些包含了超过50000个种类的蛛型类动物构成了庞大的蜱螨目。在人体上,人疥螨在皮肤上钻凿隧道而居,这些最深可达1CM的隧道引起疥疮等皮肤问题。另一些种类,如地里纤恙螨在热带地区成为恙虫病的传播者,这种以鼠类为传播源的疾病可导致患者生红疹,发烧,甚至死亡。螨在卧室中十分普遍,这些微小的寄生物以我们的皮肤碎屑或血液为生,并引发皮炎等皮肤问题以及过敏性哮喘,尽管通常造成的问题较小,但因数量庞大而无法忽视。

寄生虫种类繁多且无孔不入,微观状态下其硕大的身形也可能让人备感恐惧。不过,你也毋需过多担忧,只要维持良好的卫生习惯,经常清理卧室,多数的卧室寄生虫还是会难觅其踪,我们的生活也能免于被这些神秘的卧室居民所骚扰。

植物:选盆绿植陪你睡(果壳中名:《你想睡谁?卧室里的植物指南》,作者桃之)

卧室里种上点花花草草,多么有情怀的事!可是,在选择植物并与之同眠以前,你真的考虑清楚了吗?

漆黑幽深的夜。

我梦到被巨大的食人花拍着绿色翅膀追赶,惊醒却看见了床头的吊兰。这一定是它俩的密谋。

植物后宫,你的卧室容得下吗?

如果你的卧室狭小又不太通风,那最好还是放弃与植物同眠的想法。和人一样,植物每时每刻都在进行呼吸作用,吸入氧气、呼出二氧化碳。阳光充足的白天,它们尚能进行光合作用,产生氧气,弥补消耗;到了晚上,它们就只能跟你争氧气了。一盆小吊兰,按照叶面积不足0.1平方米来计算,耗氧速度不足健康成人安静状态的1%(果壳网自然控编辑客串死理性派,亲手算出,详情查询高中生物练习题)。可是,夜间紧闭的卧室可能本来就有点儿缺氧,摆放过多植物,尤其是耗氧量大的阔叶植物,小心噩梦连连哦。当然,如果你的房间大,白天阳光足,又喜欢开着门窗睡觉,就可以酌情考虑这一点了。

【 金心吊兰(Chlorophytum comosum 'Variegatum')是最为常见的室内栽培植物之一,独特的外形加上悬挂的摆置方式,显得美感十足。 吊兰等植物还具有吸附甲醛等有害气体的能力,不过,你可不要高估这点。 图片来自wiki commons】

留神!植物气味或作怪

在卧室里,香奈儿五号般的睡衣也不一定就惹人喜欢。花香浓郁或气味特殊的植物都不适合在卧室中长时间摆放。

植物们产生挥发性气体的习性,大部分要么是为了吸引昆虫传粉或驱虫杀虫,要么是用作传递信号或通过化感作用抑制其它植物、微生物生长,一般并不针对人类。因此这些气体恰好能对人体造成严重伤害的不多。但仍然有一些特例,如曼陀罗、大麻、洋金花等,光凭它们的挥发性气体就能引起神经性中毒;毒麦、豚草等可引起鼻炎、休克等;大戟科、瑞香科植物所含的挥发性萜酯类化合物具有引起皮肤、粘膜刺激性中毒的作用。好在这些大都不是常见的园林园艺栽培植物,你一般不会将它们养在家中。

有人认为一些常见花卉(大多为瑞香科、大戟科等有毒植物)可以通过挥发性气体对人体起到诱癌、促癌的作用。但这个观点并未见任何正式期刊给予报道。已有研究证明其中提及的“虎刺梅”仅仅提取液有毒,它产生的挥发性气体并未发现明显致癌或有毒物质。因此,这个“促癌植物名单”是否属实,及其可能途经还有待进一步研究。另外,还有一些园林园艺文献里普遍记载的类似经验,如丁香属的各位、夜来香、天竺葵、五色梅等散发出的气味在密闭空间里容易给人的嗅觉造成太强的刺激,可能引起头昏、胸闷,让人烦躁不安。这些经验也有待更多的证实和研究。

如何给卧室挑植物?

当然了,担心花花草草有毒而不敢同室相处,是有没必要的。常见的有毒的栽培植物,无论是富含强心苷的夹竹桃、洋地黄、万年青,还是赫赫有名的大戟科各位毒物(如圣诞红等),它们的毒性都深藏体内,一般不以气体形式释放。只要你不是个爱梦游的吃货,不会一边睡觉一边啃枕边的叶子,在卧室里种棵“见血封喉”也是安全的。退一步来讲,如果家中有小孩,或者为了以防万一,你还是可以挑选那些吃下去也没事儿,甚至还很美味的植物来饲养。

【一品红(Euphorbia pulcherrima),常被用于圣诞节应景,又名圣诞红。它的红色部份是不是很像花?其实这只是总苞,真正的花是中间那坨。图片来自wiki commons】

要是你有花粉过敏或哮喘,可以出门右转去看 卧室里的寄生虫 了——不要在卧室养花就对了。如果实在想养,也要挑选不开花或不在花期的植物,并且每晚将它们请出卧室,不要同眠。

【对于患有过敏疾病的人来说,花粉、灰尘、螨虫、动物皮毛都应当避免接触,因此花花草草这种事情,还是小心谨慎,远离为妙。】

卧室中的植物选择还有一些其它方面的考量。比如为了使心情安静,不宜放置色彩过于艳丽的植物。再如从安全性来考虑,尽量不要选择仙人掌等带有针刺的植物。还有如果养吊兰,别把它悬挂在床头,或任何其他可能磕到或掉下来的位置。

总得来说,除了上面这些需要注意的崎岖的点之外,在卧室里养植物没有什么特别的禁忌。挑选喜欢的品种,挖土动工,建立后宫吧!

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

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。

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

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

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。

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