Действие электрического тока на организм человека
Электрический ток имеет существенные особенности, отличающие его опасность опасности других вредных и опасных производственных факторов (например, излучающих тепловую, световую энергию и др.).
Первая особенность электрического тока в том, что он не может быть дистанционно ощущаться человеку ввиду того, что человек не обладает соответствующими органами чувств. Поэтому защитная реакция организма проявляется только после воздействия электрического тока.
Вторая особенность электрического тока состоит в том, что он, протекая через тело человека, оказывает свое действие не только в местах контактов и на пути протекания через организм, но и вызывает рефлекторное воздействие, нарушая нормальную деятельность отдельных органов и систем организма человека (нервной, сердечно-сосудистой, дыхания и др.).
Третьей особенностью является опасность получения электротравмы без непосредственного контакта с токоведущими частями – при перемещении по земле (полу) вблизи поврежденной электроустановки (в случае замыкания на землю), через электрическую дугу.
Виды поражения электрическим током
Поражение человека электрическим током возможно только при замыкании электрической цепи через тело человека: прикосновении к открытым токоведущим частям оборудования и проводам; прикосновении к корпусам электроустановок, случайно оказавшимся под напряжением (повреждение изоляции); шаговом напряжении; освобождении человека, находящегося под напряжением; действие электрической дуги.
Электрический ток, проходя через организм оказывает термическое, электролитическое и биологическое действие.
Термическое действие тока приводит к ожогам отдельных участков тела, нагрева кровеносных сосудов, нервов, крови.
Электролитическое действие тока приводит к разложению крови и органических жидкостей организма, что изменяет состав и физико-химические свойства клеток.
Биологическое действие тока проявляется в виде раздражения и возбуждения живых тканей организма, что сопровождается непроизвольным судорожным сокращением сердечной мышцы и спазмом легких. Может привести к нарушению или полному прекращению деятельности органов дыхания и кровообращения.
Электротравмы можно разделить на местные, общие и смешанные. Местные электротравмы составляют 20% учитываем электротравм, электрические удары – 25% и смешанные – 55%.
Электрические травмы представляют собой четко выраженные внешние местные поражения тела, вызванные воздействием электрического тока. Это ожоги, электрометаллизация кожи, механические повреждения, электрические знаки, электроофтальмия. В большинстве случаев элетротравмы излечиваются, но может быть и смертельный исход.
Самыми распространенными электротравмами являются 1.электрические ожоги. Они бывают токовые (контактные) и дуговые.
Токовый ожог возникает при прохождении электрического тока через тело человека в результате контакта с токоведущей частью оборудования и является следствием преобразования электрической энергии в тепловую. Эти ожоги возникают при эксплуатации электроустановок относительно небольшого напряжения (не выше 1-2 кВ). Они сравнительно легкие.
Дуговые ожоги возникают при воздействии электрической дуги, создающей высокую температуру (свыше 3500 °С). Возникают при работе установок различных напряжений, часто является следствием случайных замыканий в установках свыше 1000 В и до 10 кВ. Они как правило тяжелые.
По глубине поражения все ожоги делятся на 4 степени:
- первая – покраснение и отек кожи;
- вторая – водяные пузыри;
- третья – омертвление поверхностных и глубоких слоев кожи;
- четвертая – обугливание кожи, поражение мышц, сухожилий и костей.
Токовые ожоги в основном 1 и 2 степени тяжести, а дуговые 3 и 4. Учитывается площадь обожженной поверхности.
2.Электрические знаки представляют собой четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека в месте контакта ее с токоведущими частями оборудования.
Знаки бывают также в виде царапин, ран, порезов или ушибов, кровоизлияний в кожу или мозолей. Иногда имеют форму соответствующую форме токоведущей части. В основном они безболезненны и легко лечатся. Они возникают у 20 % пострадавших от тока.
3.Электрометаллизация кожи – проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, расплавляющегося под действием электрической дуги. Это происходит при коротких замыкания, отключениях рубильников под нагрузкой. Металлизация сопровождается ожогом кожи, вызываемым нагреванием металлов и при этом пораженный участок имеет окраску определяющуюся цветом соединений металла (зеленая – при контакте с медью, желто-серая – со свинцом, сине-зеленая – с латунью). Со временем кожа сходит, участок приобретает нормальный вид и болевые ощущения исчезают.
4.Механические повреждения возникают в результате резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. Это приводит к разрывам кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, вывихам суставов и переломам костей. Они происходят сравнительно редко и требуют длительного лечения.
5.Электроофтальмия – поражение глаз, вызванное интенсивным излучением электрической дуги, спектр которого содержит вредные для глаз ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Возможно попадание в глаза брызг расплавленного металла. Защита достигается при ношении защитных очков.
Электрический удар – это возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. 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;
IV – клиническая смерть, т.е отсутствие дыхания и сердцебиения.
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. Электропроводимость различных тканей организма неодинакова. Наибольшую электропроводность имеют спинномозговая жидкость, сыворотка крови и лимфа, цельная кровь и мышечная ткань. Плохо проводят электричество внутренние органы, вещество мозга и жировая ткань.
Факторы, влияющие на исход поражения электрическим током
Характер и последствия воздействия на человека электрического тока зависят от следующих факторов:
величины напряжения и тока;
электрического сопротивления тела человека;
продолжительности воздействия электрического тока;
пути тока через тело человека;
рода и частоты электрического тока;
индивидуальных особенностей человека;
условий внешней среды.
Основными факторами, определяющими исход поражения человека электрическим током, является сила тока и путь его прохождения. Величина тока в свою очередь зависит от приложенного напряжения и сопротивления тела человека. В зависимости от силы электрический ток может оказывать различное воздействие на организм человека.
Для характеристики воздействия электрического тока на человека установлены три критерия:
пороговый ощутимый ток – это наименьшее значение силы электрического тока, вызывающего при прохождении через организм ощутимые раздражения (ГОСТ 12.1.009). Человек начинает ощущать воздействие через него тока малого значения: 0,6 - 1,5 мА при переменном токе с частотой 50 Гц и 5 – 7 мА при постоянном токе. Большие токи вызывают у человека судороги мышц и неприятные болезненные ощущения, которые с увеличением тока усиливаются и распространяются на все большие участки тела;
пороговый неотпускающий ток – это наименьшее значение силы электрического тока (10 -15 мА при переменном токе с частотой 50 Гц и 50 – 80 мА при постоянном токе), вызывающего при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник. Т.О. человек не может разжать руку, в которой зажат проводник , либо нарушить контакт с токоведущей частью;
пороговый фибрилляционный ток – это наименьшее значение силы электрического тока (от 100 мА до 5 А переменный ток при частоте 50 Гц и от 300 мА до 5 А – постоянный ток), вызывающего при прохождении через организм фибрилляцию сердца – хаотическое и разновременные сокращения волокон сердечной мышцы, полностью нарушающие работу сердца как насоса, в результате чего в организме прекращается кровообращение и наступает смерть.
Принято считать, что электрический ток величиной 100 мА и выше является смертельным.
Электрическое сопротивление тела человека.
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 организма человека при сухой, чистой и неповрежденной коже при напряжении 15-20 В находится в пределах от 3000 до 100000 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 300 - 500 Ом. При расчетах принимают сопротивление организма человека, равное 1000 Ом.
Сопротивление тела человека зависит от пола и возраста людей: у женщин по сопротивление меньше, чем у мужчин, у детей - меньше, чем у взрослых, у молодых людей меньше, чем у пожилых. Это объясняется толщиной и степенью огрубления верхнею слоя кожи.
На электрическое сопротивление влияют также род тока и частота его. При частотах 10 - 20 кГц верхний слой кожи практически утрачивает сопротивление электрическому току.
Тело человека является проводником электрического тока, правда, неоднородным по электрическому сопротивлению. Наибольшее сопротивление электрическому току оказывает кожа, поэтому сопротивление тела человека определяется главным образом сопротивлением кожи.
Продолжительность протекания электрического тока через тело человека играет существенную роль в исходе поражения: чем больше время действия, тем больше вероятность тяжелого или смертельного исхода.
Путь прохождения тока через тело человека играет самую существенную роль в исходе поражения, так как он может пройти через жизненно важные органы: сердце, легкие, головной мозг и др. Влияние пути тока на исход поражения определяется сопротивлением кожи на различных участках тела.
Возможных путей тока в теле человека, которые также называются петлями тока, достаточно много. Однако наиболее часто встречаются петли тока: рука – рука, рука – ноги и нога – нога. Наиболее опасно прохождение тока через органы дыхания и сердце.
В любых электрических сетях человек, находящийся в зоне растекания тока, может оказаться под напряжением шага и напряжением прикосновения.
В соответствии с ГОСТом 12.1.009 «ССБТ. Электробезопасность. Термины и определения» шаговым напряжением (напряжением шага) называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага (0,8 м) и на которых одновременно стоит человек.
Наибольший электрический потенциал будет в месте соприкосновении проводника с землей. По мере удаления от этого места потенциал поверхности грунта уменьшается, так как сечение проводника (почвы) увеличивается пропорционально квадрату радиуса, и на расстоянии, примерно равном 20 м, может быть принят равным нулю. Опасность напряжения шага увеличивается, если человек, подвергшийся его воздействию, падает: напряжение шага возрастает, так как ток проходит уже не через ноги, а через все тело человека.
Напряжением прикосновения называется напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек (ГОСТ 12.1.009).
Опасность такого прикосновения оценивается значением тока, проходящего через тело человека, или же напряжением прикосновения и зависит от ряда факторов: схемы замыкания цепи тока через тело человека, напряжения сети, схемы самой цепи, режима ее нейтрали (т.е. заземлена или изолирована нейтраль), степени изоляции токоведущих частей от земли, а также от значения емкости токоведущих частей относительно земли и т.д.
Индивидуальные особенности человека значительно влияют на исход поражения электрическим током. Ток, вызывающий слабые ощущения у одного человека, может оказаться неотпускающим для другого.
Характер воздействия тока одной и той же силы зависит от массы человека и его физического состояния. Физически здоровые и крепкие люди легче переносят электрические удары. Повышенной восприимчивостью к электрическому току обладают лица, страдающие болезнями кожи, сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции, легких, нервными и другими заболеваниями.
Степень воздействия тока зависит от состояния организма. Так, в состоянии утомления или опьянения люди становятся более чувствительными к воздействию тока.
Для женщин пороговые значения тока примерно в полтора раза ниже, чем для мужчин.
Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок предусматривают отбор персонала для обслуживания действующих электроустановок по состоянию здоровья. С этой целью проводится медицинское освидетельствование лиц при поступлении на работу и периодически один раз в год в соответствии со списком болезней и расстройств, препятствующих допуску к обслуживанию действующих электроустановок.
Состояние окружающей среды, а также окружающая обстановка могут увеличить или уменьшить опасность поражения человека электрическим током. Влага, пыль, агрессивные пары и газы, высокая температура разрушающе действуют на изоляцию электроустановок, резко снижая ее сопротивление и создавая опасность перехода напряжения на нетоковедущие металлические части оборудования, к которым может прикасаться человек. Воздействие тока на человека усугубляется также наличием токопроводящих полов, водопроводов, газопроводов и т.п.