Дія електричного струму на організм людини

Дія електричного струму на організм людини може спричинити ураження, що залежать від роду та значення струму, а також від тривалості його дії. Людина починає відчувати дію струму, що проходить через неї, при малому значенні цього струму 0, 6 − 1, 5 мА промислової частоти 50 Гц і 5 − 7 мА при постійному струмі. Такий струм називається відчутнішим струмом. Емпірично встановлено, що 50 % людей відчувають струм, починаючи з 1, 11 мА (50 Гц). При збільшенні стуму, що проходить через тіло людини, подразнювальна дія підсилюється і при значенні змінного струму частотою 50 Гц дорівнює 5-25 мА (50 − 80 мА при постійному струмі) відбувається мимовільне скорочення м'язів (судоми) рук, в результаті чого людина не може забрати руку, котра торкається струмоведучої частини, тобто вона не в змозі самостійно порушити контакт з струмоведучою частиною. Пороговий невідпускаючий струм для 50 % людей становить 15 мА. При більших значеннях струму руки паралізуються, утруднюється дихання і може настати фібриляція серця − безладні скорочення серцевих волокон (фібрил) м’язу, в результаті яких серце перестає нормально працювати і припиняється кровообіг. Чим більший струм, тим швидше наступає порушення роботи легень та серця і при струмі 157 мА (50 Гц) че­рез 2 − 3 с настає фібриляція серця у 50 % людей. Такий струм нази­вається пороговим фібриляційним струмом.

Гранично допустимі значення струмів через тіло людини за нормальної роботи електропристрою при змінному струмі 50 Гц − 0, 3 мА, 400 Гц − 0, 4 мА, при постійному струмі − 1 мА.

Електричний струм, що проходить через біологічні тканини, спричиняє іонізацію їх атомів, змінює потенціал клітин і тканин, що призводить до порушення їх нормального функціонування. Крім того, електричний струм спричиняє термічну (опіки окремих ділянок тіла, нагрівання кровоносних судин, нервів тощо); рефлекторну, біохімічну (електроліз крові та інших органічних рідин) дію. Рефлекторна дія, яка викликає судомне скорочення м’язів, може призвести до розривів тканин і переломів кісток.

Дія електричного струму може призвести до двох видів ураження: до електричних травм та до електричних ударів.

Електричні травми − це травми, викликані дією електричного струму та електричної дуги: електричні опіки, електричні знаки, металізація шкіри, електроофтальмія та механічні пошкодження.

Електричні опіки − найбільш розповсюджений вид електротравм. Вони можуть стати наслідком безпосередньої дії струму на шкіру і тканини (контактний опік), який виникає під час проходження струму через тіло людини внаслідок його контакту зі струмоведучою річчю; дії електричної дуги без проходження струму через тіло людини (дуговий опік), зумовленої великою енергією і високою температурою дуги (як правило, ці опіки є наслідком короткого замикання); сумісної дії електричного струму і дуги (змішаний).

Наслідки впливу струму на організм полягають в порушенні функцій центральної нервової системи, зміні складу крові, місцевому руйнуванні тканин організму під впливом тепла, що виділяється, в порушенні роботи серця, легенів.

Електричні знаки − це чітко окреслені плями сірого, блідо-жовтого, лимонного кольорів на поверхні шкіри, круглої або овальної форми із заглибленням посередині. Іноді форма знака відповідає формі електроведучої речі, до якої доторкнулася людина. Електричні знаки безболісні і не вимагають лікування.

Металізація шкіри − проникнення у верхні шари шкіри людини найменших частинок розплавленого під дією електричної дуги металу.

Звичайно, це явище виникає при короткому замиканні, відключенні рубильників і роз’єднувачів під навантаженням. Як і при електричних знаках, у цьому випадку пошкоджена шкіра поступово змінюється.

Електроофтальмія − запалення зовнішніх оболонок очей, яке виникає внаслідок дії потужного потоку ультрафіолетових променів від електродуги. Зазвичай, хвороба продовжується кілька днів. У випадку ураження рогівки лікування більш складне і тривале.

Механічні пошкодження є непрямим наслідком дії електричного струму − судомних скорочень м’’язів під дією струму, що проходить через тіло людини, внаслідок чого може статися розрив шкіри, кровоносних судин і нервових тканин, а також вивихи суглобів і навіть переломи кісток. Ці пошкодження вимагають тривалого лікування.

Під дією електричного струму відбувається збудження живих тканин, що супроводжується мимовільними скороченнями м’язів − електричний удар. Залежно від результату дії струму на організм електричні удари умовно діляться на такі чотири ступені:

І − судомне скорочення м’язів без втрати свідомості;

II − судомне скорочення м’язів з втратою свідомості, але із збереженим диханням та роботою серця;

III − втрата свідомості та порушення серцевої діяльності або дихання (або всього разом);

IV − клінічна (удавана) смерть, тобто припинення дихання та кровообігу.

Більше ніж 85% смертельних уражень людини електричним струмом викликані саме електричним ударом.

Причинами смерті від електричного струму при електричному ударі може бути:

· припинення роботи серця – фібриляція серця – хаотичні неодночасні скорочення волокон серцевого м’яза, за яких серце не в змозі переганяти кров судинами. Серце людини, яке перебуває у стані фібриляції, не може самостійно повернутись до нормальної природної роботи. Більше того, при наростанні гіпоксії, тобто недостатньої кількості кисню в крові, працездатність серця швидко втрачається і через деякий час (у кращому випадку через кілька хвилин) фібриляція змінюється повною зупинкою серця. Щоб попередити повну зупинку серця внаслідок гіпоксії необхідно безперервно проводити масаж і штучне дихання. Дефібриляція серця, тобто усунення його фібриляції з відновленням нормальної природної роботи, може бути досягнена шляхом короткочасної дії струму великої сили на серце потерпілого. В цьому випадку під впливом потужного електричного подразнення настає одночасне збудження, а, отже, і скорочення всіх волокон серцевого м’яза, які до цього скорочувались у різний час. У результаті відбувається одноразове скорочення серця, аналогічне тому, яке має місце при нормальній роботі. Після цього можуть відновитися його природні ритмічні скорочення. Дефібриляція здійснюється за допомогою спеціального електричного апарата – дефібрилятора;

· припинення дихання (параліч дихання) відбувається звичайно внаслідок безпосередньої дії струму на м’язи грудної клітки, які беруть участь у процесі дихання;

· електричний шок – своєрідна важка нервово-рефлекторна реакція організму у відповідь на надмірне подразнення електричним струмом, яке супроводжується глибоким розладом кровообігу, дихання, обміну речовин. Розрізняють три фази шоку. Безпосередньо після дії струму настає короткочасна фаза збудження, коли потерпілий реагує на виникнення болю, у нього підвищується кров’яний тиск; потім настає фаза гальмування і виснаження нервової системи, коли різко знижується кров’яний тиск, падає і збільшується частота пульсу, слабне дихання, виникає депресія, яка може тривати від декількох десятків хвилин до декількох діб. Третя фаза (стадія) – людина або помирає в результаті повного згасання життєво важливих функції, або відбувається ви здоровлення, як результат своєчасного ефективного лікування.

Результат ураження електричним струмом суттєво залежить від шляху, по якому струм проходить через тіло людини, від частоти та довжини дії струму. Якщо струм протікає шляхом, на якому розташовані життєво важливі органи (серце, легені, головний та спинний мозок), то небезпека ураження дуже велика, тому що він безпосередньо діє на ці органи. Якщо ж струм проходить у тілі людини, не зачіпаючи життєво важливих органів, то вплив його на них може бути тільки рефлекторним, тобто через центральну нервову систему, а імовірність важкого наслідку значно зменшується. Із зростанням тривалості впливу струму небезпека ураження ним підвищується.

Струм, що протікає через людину, визначається прикладеною напругою та загальним опором її тіла, який може коливатися у дуже широких межах залежно від стану шкіри (порізи, садно), навколиш нього середовища (вологість, температура), параметрів електричного кола тощо. Найбільший опір електричному струму чинить шкіряний покрив; опір тканин внутрішніх органів

Рис. 7.1. Варіанти проходження електричного струму тілом:

а – верхня петля проходження струму; б – нижня петля проходження струму; в – повна (W-подібна) петля проходження струму

(м’язова, жирова, спинний та головний мозок, кров), порівнюючи з опором шкіри, малий і майже не залежить від температури тіла. Отже, опір тіла людини загалом визначається опором шкіри. Тому при сухій, чистій та неушкодженій шкірі опір тіла людини ви­значається опором рогового шару шкіри і складає 10000 Ом та більше. При порушенні рогового шару опір тіла людини зменшується, і якщо повністю зняти роговий шар, то опір зменшиться приблизно до R_b = 1 кОм. Оскільки опір шкіри залежить від низки факторів, що не піддаються попередньому обліку, то опір тіла людини приймається незмінним і дорівнює R_h = 1000 Ом. Із збільшенням струму та часу його проходження через тіло людини опір зменшиться, тому що посилюється місцеве нагрівання шкіри, що приводить до розширення її судин та збільшення потовиділення.