Действие электрического тока на организм человека

Электрический ток, проходя через организм человека, оказывает биологическое, электрохимическое, тепловое и механическое действие. Биологическое действие тока проявляется в раздражении и возбуждении тканей и органов. Вследствие этого наблюдаются судороги скелетных мышц, которые могут привести к остановке дыхания, отрывным переломам и вывихам конечностей, спазмам голосовых связок.

Электролитическое действие тока проявляется в электролизе (разложении) жидкостей, в том числе и крови, а также существенно изменяет функциональное состояние клеток.

Тепловое действие электрического тока приводит к ожогам кожного покрова, а также гибели подлежащих тканей, вплоть до обугливания.

Механическое действие тока проявляется в расслоении тканей и даже отрывах частей тела.

Электротравмы условно можно разделить на местные, общие (электрические удары) и смешанные (местные электротравмы и электрические удары одновременно). Местные электротравмы составляют 20 % учитываемых электротравм, электрические удары – 25 % и смешанные – 55 %.

Местные электротравмы – четко выраженные местные нарушения тканей организма, чаще всего это поверхностные повреждения, т.е. повреждения кожного покрова, иногда мягких тканей, а также суставных сумок и костей. Местные электротравмы излечиваются, и работоспособность человека восстанавливается полностью или частично.

Характерные виды местных электротравм – электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электроофтальмия и механические повреждения.

Наиболее распространенные электротравмы – электрические ожоги. Они составляют 60-65 %, причем около 1/3 их сопровождаются другими электротравмами. Различают ожоги: токовый (контактный) и дуговой.

Контактные ожоги, т.е. поражения тканей в местах входа, выхода и на пути движения электротока, возникают в результате контакта человека с токоведущей частью. Эти ожоги возникают при эксплуатации электроустановок относительно небольшого напряжения (не выше 1-2 кВ), они сравнительно легкие.

Дуговой ожог обусловлен воздействием электрической дуги, создающей высокую температуру. Дуговой ожог возникает при работе в электроустановках различных напряжений, часто является следствием случайных коротких замыканий в установках выше 1000 В и до 10 кВ или ошибочных операций персонала. Поражение возникает от пламени электрической дуги или загоревшейся от нее одежды.

Могут быть также комбинированные поражения (контактный ожог и термический ожог от пламени электрической дуги или загоревшейся одежды, электроожог в сочетании с различными механическими повреждениями, электроожог одновременно с термическим ожогом и механической травмой).

Электрические знаки представляют собой четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергнувшегося действию тока. Знаки имеют круглую или овальную форму с углублением в центре. Они бывают в виде царапин, небольших ран или ушибов, бородавок, кровоизлияний в коже и мозолей. Иногда их форма соответствует форме токоведущей части, к которой прикоснулся пострадавший, а также напоминает форму молнии. В большинстве случаев электрические знаки безболезненны и их лечение заканчивается благополучно: с течением времени верхний слой кожи и пораженное место приобретают первоначальный цвет, эластичность и чувствительность. Знаки возникают примерно у 20 % пострадавших от тока.

Металлизация кожи – проникновение в ее верхние слои частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Это возможно при коротких замыканиях, отключениях разъединителей и рубильников под нагрузкой и т. п. Пораженный участок кожи имеет шероховатую поверхность, окраска которой определяется цветом соединений металла, попавшего на кожу: зеленая – при контакте с медью, серая – с алюминием, сине-зеленая – с латунью, желто-серая – со свинцом. Металлизация кожи наблюдается примерно у 10 % пострадавших.

Электроофтальмия – воспаление наружных оболочек глаз в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей, облучение возможно при наличии электрической дуги (например, при коротком замыкании), которая является источником интенсивного излучения не только видимого света, но и ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Электроофтальмия возникает сравнительно редко (у 1-2 % пострадавших), чаще всего при проведении электросварочных работ.

Механические повреждения возникают в результате резких, непроизвольных, судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. При этом возможны разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и переломы костей. Механические повреждения – серьезные травмы; лечение их длительное. Они происходят сравнительно редко.

Электрический удар – это возбуждение тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся сокращением мышц. При этом исход воздействия тока на организм может быть различен – от легкого, едва ощутимого судорожного сокращения мышц пальцев руки до прекращения работы сердца или легких, т. е. до смертельного поражения. Различают четыре степени электрического удара:

I – судорожное сокращение мышц без потери сознания;

II – судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но сохранившимся дыханием и работой сердца;

III –— потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (либо того и другого вместе);

IV– клиническая смерть, т. е. отсутствие дыхания и кровообращения.

Опасность воздействия электрического тока на человека зависит от сопротивления организма человека и приложенного к нему напряжения, силы тока, длительности его воздействия, пути прохождения, рода и частоты тока, индивидуальных свойств пострадавшего и других факторов.

Электропроводность различных тканей организма неодинакова. Наибольшую электропроводность имеют спинномозговая жидкость, сыворотка крови и лимфа, затем цельная кровь и мышечная ткань. Плохо проводят электрический ток внутренние органы, имеющие плотную белковую основу, вещество мозга и жировая ткань. Наибольшим сопротивлением обладает кожа и, главным образом, ее верхний слой (эпидермис). Электрическое сопротивление человека при сухой, чистой и неповрежденной коже при напряжении 15-20 В находится в пределах от 3×10³ до 10⁵ Ом, а иногда и более. При удалении верхнего слоя кожи сопротивление снижается до 500-700 Ом. При полном удалении кожи сопротивление внутренних тканей тела составляет всего лишь 300-500 Ом. При расчетах принимают сопротивление организма человека, равное 1000 Ом. При наличии на коже различных повреждений (потертостей, порезов, ссадин) резко уменьшается ее электрическое сопротивление в этих местах. Повреждения рогового слоя (порезы, царапины и другие микротравмы) могут снизить сопротивление до значения, близкого к значению внутреннего сопротивления, при этом увеличивается опасность поражения человека электрическим током. Такое же влияние на внутреннее сопротивление оказывает и увлажнение кожи водой или потом, а также загрязнение ее.

Электрическое сопротивление организма человека падает при увеличении тока и длительности его прохождения вследствие усиления местного нагрева кожи, что приводит к расширению сосудов, а, следовательно, к усилению снабжения этого участка кровью и увеличению выделения пота. С повышением напряжения, приложенного к телу человека, сопротивление кожи уменьшается, а следовательно, полное сопротивление тела, которое приближается к своему наименьшему значению,– 300-500 Ом. Это объясняется пробоем рогового слоя кожи, увеличением тока, проходящего через нее, и другими факторами. Сопротивление тела человека зависит от пола и возраста людей: у женщин это сопротивление меньше, чем у мужчин; у детей меньше, чем у взрослых; у молодых людей меньше, чем у пожилых. Это объясняется толщиной и степенью огрубления верхнего слоя кожи. Кратковременное (на несколько минут) снижение сопротивляемости человека (на 20-50 %) вызывает внешние, неожиданно возникающие физические раздражения, болевые (удары, уколы), световые и звуковые. На электрическое сопротивление влияют также род и частота его. При частотах 10=20 кГц верхний слой кожи практически утрачивает сопротивление электрическому току. Кроме того, есть особенно уязвимые участки тела к действию электрического тока. Это так называемые акупунктурные зоны (область лица, ладони и др.) площадью 2-3 мм², электрическое сопротивление которых всегда меньше электрического сопротивления зон, лежащих вне их. Электрическая цепь, возникающая через чувствительные к току зоны даже при небольших токах, может в ряде случаев привести к смертельному исходу. Поскольку путь тока зависит от того, какими участками тела пострадавший прикасается к токоведущим частям, его влияние на исход поражения проявляется еще и потому, что сопротивление кожи на разных участках тела неодинаково.

Наиболее характерные цепи тока через человека: рука-ноги, рука-рука, рука-туловище (соответственно 56,7 %; 12,2 % и 9,8 % травм). Более опасными считаются те цепи тока, при которых вовлекаются обе руки-обе ноги, левая рука-ноги, рука-рука и голова-ноги. Наименее опасен ток, проходящий по цепи нога-нога, однако при этом, в случае падения человека, возникает новая цепь тока – рука-ноги.

Постоянный ток примерно в 4-5 раз безопаснее переменного тока частотой 50 Гц. Однако это характерно для относительно небольших напряжений (до 250-300 В). При более высоких напряжениях опасность постоянного тока возрастает. В интервале напряжений 400-600 В опасность постоянного тока практически равна опасности переменного тока с частотой 50 Гц, а при напряжении более 600 В постоянный ток опаснее переменного. При попадании под постоянное напряжение особенно резкие болевые ощущения возникают в момент замыкания и размыкания электрической цепи. С повышением частоты переменного тока, проходящего через тело человека, полное сопротивление тела уменьшается, а проходящий ток увеличивается. Однако уменьшение сопротивления возможно лишь в пределах частот от 0 до 50-60 Гц. Дальнейшее же повышение частот тока сопровождается снижением опасности поражения, которое полностью исчезает при частоте 450-500 кГц. Но эти токи могут вызвать ожоги как при возникновении электрической дуги, так и при прохождении их непосредственно через тело человека. Снижение опасности поражения человека током с повышением частоты практически заметно при частоте 1-2 кГц. Основным фактором, обусловливающим исход поражения, является сила электрического тока, проходящего через человека (табл.).

Ток, проходящий через тело человека, мА	Переменный ток (50 Гц)	Постоянный ток
0,5-1,5	Начало ощущений: слабый зуд, пощипывание кожи	Не ощущается
2-4	Ощущение распространяется на запястье; слегка сводит мышцы	Не ощущается
5-7	Болевые ощущения усиливаются во всей кисти; судороги; слабые боли во всей руке до предплечья	Начало ощущений: слабый нагрев кожи под электродами
8-10	Сильные боли и судороги во всей руке, включая предплечье. Руки трудно оторвать от электродов	Усиление ощущения нагрева кожи
10-15	Едва переносимые боли во всей руке. Руки невозможно оторвать от электродов. С увеличением продолжительности протекания тока усиливаются	Значительный нагрев под электродами и в прилегающей области кожи
20-25	Сильные боли. Руки парализуются мгновенно, оторвать их от электродов невозможно. Дыхание затруднено	Ощущение внутреннего нагрева, незначительное сокращение мышц рук
25-50	Очень сильная боль в руках и в груди. Дыхание крайне затруднено. При длительном воздействии может наступить остановка дыхания или ослабление сердечной деятельности с потерей сознания	Сильный нагрев, боли и судороги в руках. При отрыве рук от электродов возникают сильные боли
50-80	Дыхание парализуется через несколько секунд, нарушается работа сердца. При длительном воздействии может наступить фибрилляция сердца	Очень сильный поверхностный и внутренний нагрев. Сильные боли в руке и в области груди. Руки невозможно оторвать от электродов из-за сильных болей при отрыве
80-100	Фибрилляция сердца через 2 -3 с; еще через несколько секунд – остановка дыхания	То же действие, выраженное сильнее. При длительном действии остановка дыхания
	То же действие за меньшее время	Фибрилляция сердца через 2 -3 с; еще через несколько секунд остановка дыхания
более 5000	Фибрилляция сердца не наступает; возможна временная остановка его в период протекания тока. При протекании тока в течение нескольких секунд тяжелые ожоги и разрушение тканей

Человек начинает ощущать воздействие проходящего через него переменного порогового тока 0,5-1,5 мА. Чем продолжительнее действие тока, тем больше вероятность тяжелого или смертельного исхода. Такая зависимость объясняется тем, что с увеличением продолжительности воздействия тока на ткань возрастает значение этого тока. При этом наиболее уязвимой является фаза Т кардиоцикла (когда заканчивается сокращение желудочков, и они переходят в расслабленное состояние). Значительное влияние на исход поражения при электротравмах оказывают индивидуальные особенности человека. Характер воздействия тока зависит от массы человека и его физического состояния. Здоровые и физически крепкие люди легче переносят электрические удары. Повышенная восприимчивость к электрическому току отмечена у лиц, страдающих болезнями кожи, сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции, нервными и др.

Более уязвимы к воздействию электрического тока люди, имеющие повышенную потливость. Повышенная температура окружающей среды и высокая влажность не единственная причина высокой потливости, интенсивное потоотделение часто наблюдается при вегетативных расстройствах нервной системы, а также в результате испуга, волнения. В состоянии возбуждения нервной системы, депрессии, утомления, опьянения и после него люди более чувствительны к протекающему току.