Дія електричного струму на організм людини

Дія електричного струму на організм людини має різносторонній характер і відрізняється від дії інших матеріальних чинників.

Небезпека ураження струмом характеризується тим, що вона не має зовнішніх ознак. Струм діє на організм людини миттєво, і вона ус­відомлює небезпеку занадто пізно, коли вже неможна самостійно і сві­домо вжити дій захисту, оскільки при проходженні небезпечного стру­му по м'язах вони, незалежно від бажання людини, скорочуються, цьо­му до того ж м'язи скорочуються з такою силою, що людина не лише не може самостійно відірватись від струмопровідних частин, а навіть не може покликати на допомогу. Дія електричного струму виявляється по-різному — від слабких подразнень до смертельних наслідків.

Електричний струм, проходячи через тіло людини, може спри­чинити термічну, хімічну, світлову, механічну та біологічну дії.

Термічна дія струму виявляється у внутрішніх та зовнішніх опі­ках окремих ділянок тіла. При цьому нагріваються кровоносні суди­ни, нерви, серце, мозок та інші органи, що призводить до їх серйоз­них функціональних розладів.

Хімічна дія струму виявляється в електролізі органічної речо­вини і крові, які просочують тканини організму, внаслідок чого по­рушується їх фізико-хімічний склад.

Світлова дія струму — це подразнення та пошкодження оболо­нок органів зору ультрафіолетовими променями електричної дуги.

Механічна дія струму призводить до пошкодження тканин та су­глобів, порушення цілісності шкіри, м'язів, кісток, сухожилків та ін.

Біологічна дія, яка є властивістю виключно живої тканини, про­являється у сильному збудженні нервової системи, що веде до пору­шення внутрішніх біоелектричних процесів, які пов'язані з життєви­ми функціями організму. У живому організмі постійно виникають біоелектричні процеси, і зовнішній струм, взаємодіючи з ними, мо­же викликати судомні скорочення м'язів. Струм, проходячи через організм людини, викликає подразнення рецепторів і чутливих нер­вових закінчень, що знаходяться в них, і призводить до серйозних порушень діяльності життєво важливих органів, у тому числі серця і легенів, навіть якщо ці органи не лежать на шляху струму, що при­зведе до зупинки дихання і кровообігу.

Отже, електричний струм у тілі людини обумовлює перетворен­ня поглиненої організмом електричної енергії на інші її види і при­зводить до згаданих наслідків.

Електричні ураження під дією струму можна умовно розподіли­ти на місцеві електричні травми, коли виникає місцеве пошкоджен­ня організму, і загальні, так звані електричні удари, коли уражається весь організм внаслідок порушення нормальної діяльності життєво важливих органів і систем.

Місцеві електричні травми мають яскраво виражене місцеве по­рушення цілісності тканин тіла під дією електричного струму. Часті­ше всього це поверхневі пошкодження, тобто ураження шкіри, а іно­ді м'яких тканин, а також зв'язок і кісток. Переважно місцеві травми виліковуються і працездатність людини відновлюється повністю або частково. При тяжких електротравмах людина гине, але безпосеред­ньою причиною є не струм, а місцеве ураження організму під дією електричного струму.

Характерними видами місцевих електричних травм є електрич­ні опіки, електричні знаки, металізація шкіри, механічні ураження та електроофтальмія.

Електричні опіки — найбільш поширена електротравма, що виникає у більшої частини потерпілих від електричного струму (понад 60 %).

Залежно від умов виникнення опіки бувають трьох видів: струмовий або контактний, коли струм безпосередньо проходить через ті­ло людини; дуговий, коли на тіло людини діє електрична дуга, але без проходження струму через тіло, та змішаний опік під впливом обох чинників. «Ствол» електричної дуги має високу температуру — від 3600 до 15 000 °С і вище. Очевидно, що людина, яка потрапила в зону дії дуги, отримає опіки того чи іншого ступеню тяжкості. Як правило, такі опіки бувають наслідком випадкових коротких замикань в елект­роустановках напругою від 220 до 600 В.

В установках високої напруги (понад 1000 В) під дією струму і електричної дуги виникають змішані опіки. При цьому дуга утворю­ється між людиною і струмопровідною частиною. У таких випадках струм має силу в кілька ампер і високу напругу. Це викликає, як правило, тяжкий опік в місцях входу і виходу струму.

Тяжкий опік грудної клітки внаслідок включення потерпілого в мережу струму через електричну дугу

Тканини, що лежать на шляху струму, внаслідок великої кіль­кості теплоти висушуються, обвуглюються і навіть безслідно згоря­ють. Струм великої сили, що проходить через тіло людини, в біль­шості випадків не викликає зупинки серця.

Внаслідок контакту людини з електричною мережею майже у всіх випадках на тілі в місцях дотику з'являються електричні знаки. Це плями сірого або жовтого кольору на поверхні ділянок тіла, які підпали під дію електричного струму, переважно круглої або оваль­ної форми розміром до 5 мм з поглибленням у центрі. Трапляються знаки у вигляді подряпин, невеликих ран, крововиливів під шкіру, мозолів і дрібноточкової татуїровки. Іноді форма знаку відповідає формі струмопровідної частини, якої торкнулася людина, або форми блискавки.

Уражена ділянка шкіри затвердіває подібно до мозолю. Вини­кає нібито змертвіння верхнього шару шкіри. Електричні знаки пе­реважно нехворобливі, і лікування їх закінчується благополучно. З часом верхній шар шкіри сходить, і уражене місце набуває початко­вого кольору, еластичності та чутливості.

Металізація шкіри виникає внаслідок проникнення в глибину шкіри газоподібних або розплавлених часток металу під дією елект­ричної дуги.

Таке явище спостерігається при коротких замиканнях, відклю­ченнях вимикачів під напругою та ін. При цьому під дією динаміч­них сил і теплового потоку бризки розплавленого металу розліта­ються у всі сторони з великою швидкістю і проникають у верхні ша­ри шкіри. Кожна така частка металу має високу температуру, але малий запас теплоти і не може пропалити одяг, тому при цьому ура­жуються переважно відкриті ділянки тіла — обличчя і руки.

Уражена ділянка шкіри має жорстку поверхню. Потерпілий від­чуває на ураженій ділянці біль від опіків і напругу шкіри від наявно­сті в ній чужорідного тіла. З часом хвора шкіра сходить, уражена ді­лянка набуває нормального вигляду і зникають всі хворобливі від­чуття, що пов'язані з цією травмою. Лише при ураженні очей ліку­вання може бути довгим і складним, а в деяких випадках навіть і безрезультатним, тобто потерпілий може втратити зір. Тому роботи, при яких може виникати коротке замикання, потрібно виконувати у захисних окулярах, одяг застебнути на всі ґудзики, комір закрити, а рукава опустити і застебнути біля зап'ястя. Металізація шкіри спо­стерігається у 10 % потерпілих від електричного струму, причому в більшості випадків одночасно з нею виникає дуговий опік, який майже завжди викликає більш тяжкі наслідки, ніж металізація.

Механічні ураження є наслідком різких невимушених судомних скорочень м'язів під дією струму. Такі скорочення призводять до розриву кровоносних судин, м'язів, сухожилків, що може спричини­ти вивих суглобів або перелом кісток. Вони виникають тоді, коли людина довгий час перебуває під напргою в установках до 380 В. Такі випадки мають серйозні наслідки і вимагають тривалого лікування.

Електроофтальмія — це ураження при горінні електричної дуги зовнішніх оболонок очей потужнім ультрафіолетовим випроміню­ванням, яке енергійно поглинається клітинами організму і викликає в них хімічні зміни. Потерпілий відчуває різкий біль в очах, осліп­лення, світлобоязнь, сльозотечу та ін. Запобігання електроофтальмії при обслуговуванні електроустановок забезпечується шляхом вико­ристання захисних окулярів, які майже не пропускають ультрафіоле­тових променів і захищають очі від бризок розплавленого металу при виникненні електричної дуги.

При проходженні через тіло людини струмів невеликої сили (до 100 мА) при напрузі до 1000 В виникає електричний удар.

Електричний удар — це збудження живих тканин організму людини струмом, що супроводжується судомним скороченням м'я­зів. Струм скорочує м'язи серця і органів дихання, викликає зупинку серця і порушення системи дихання.

Електроудари — це найнебезпечніший вид ураження організму електричним струмом, при якому порушується функціонування сер­цевої, дихальної і мозкової системи людини. При електроударах лю­дина може не зазнавати зовнішніх місцевих уражень, які бувають при електротравмах,.

Залежно від наслідків ураження електричні удари умовно мо­жуть бути поділені на чотири ступеня:

I — судомні скорочення м'язів без втрати свідомості;

II — судомні скорочення м'язів з втратою свідомості, але зі збе­реженням дихання і роботи серцево-судинної системи;

III — втрата свідомості і порушення дихання або роботи серця;

IV — клінічна смерть, тобто відсутність дихання і кровообігу.

Клінічна смерть — це перехідний стан від життя до смерті, який настає з моменту припинення діяльності серця і легенів.

У людини, яка перебуває в стані клінічної смерті, відсутні всі ознаки життя: вона не дихає, серце її не працює, больові подразники не викликають жодних реакцій, зіниці очей різко розширені і не реа­гують на світло. Життя людини ще повністю не згасло, на дуже низькому рівні відбуваються обмінні процеси, достатні для підтрим­ки мінімальної життєдіяльності. Деякі органи, наприклад довгастий мозок, зберігають здатність функціонувати протягом 6-10 і навіть більше хвилин. Це дозволяє при вжитті відповідних заходів вплину­ти на більш стійкі життєві функції організму і відновити згасаючі або щойно згаслі функції. Насамперед у людини гинуть дуже чутли­ві до кисневого голоду клітини кори головного мозку. З діяльністю цих клітин пов'язані свідомість і мислення. Кора головного мозку розпадається дуже швидко і бували випадки, коли лікарі оживляли серце, відновлювали дихання, але людина вмирала від руйнування кори головного мозку або залишалася психічно неповноцінною. Піс­ля періоду клінічної смерті настає біологічна смерть. Це вже незворотне явище, що характеризується припиненням біологічних проце­сів у клітинах, тканинах і розпадом біологічних структур.

Причиною смерті від електричного струму може бути: припи­нення роботи серця, припинення дихання і електричний шок.

Припинення серцевої діяльності є найнебезпечніша причина смерті від струму, бо в такому разі повернути людину до життя зна­чно складніше, ніж при електричному шоку чи при зупинці дихання.

Струм може діяти на серцеві м'язи безпосередньо, коли його шлях проходить через серце або рефлекторно через центральну нер­вову систему, (коли шлях струму лежить поза межами серця). В обох випадках може наступити зупинка серця або його фібриляція.

Фібриляцією серця називається такий стан, коли серце перестає скорочуватись як одне ціле у відповідній послідовності (спочатку передсердя, а потім шлуночок), настають окремі некоординовані по­сіпування серцевих м'язів (фібрил) і серце перестає працювати як насос. Воно втрачає енергію і не виконує корисної роботи, внаслі­док чого в організмі припиняється кровообіг, серце виснажується і зупиняється. Разом з кровообігом припиняється дихання і настає клінічна смерть, яка при ненаданні допомоги переходить в біологіч­ну смерть. Фібриляційний стан триває короткий час, після чого на­стає повна зупинка серця.

Зупинка дихання від електричного струму спостерігається знач­но частіше, ніж зупинка серцевої діяльності. Порушення роботи ле­геневої системи також спричинюється безпосередньою чи рефлек­торною дією струму на м'язи грудної клітки, які беруть участь у процесі дихання. Судоми м'язів грудної клітки утруднюють дихаль­ні рухи, внаслідок чого настає асфіксія — задуха від нестачі кисню і надлишку вуглецю в організмі.

Людина починає відчувати утруднення дихання вже тоді, коли через неї проходить струм в 20-25 мА промислової частоти (50 Гц). Якщо цей струм довгий час буде проходити через тіло людини, на­стануть судоми м'язів, потім припиниться дихання і нарешті зу­пиниться серце — настане клінічна смерть. Припинення серцевої ді­яльності у цьому випадку буде викликана вже не дією струму, оскільки струм до 100 мА не викликає фібриляції серця, а припинен­ням постачання кисню в організм внаслідок зупинки дихання.

Великі струми, від 100 мА до 5 А, які викликають фібриляцію серця, можуть також призвести до зупинки дихання. Однак при цих струмах первинним буде припинення серцевої діяльності, оскільки явище фібриляції настане значно раніше, ніж параліч дихання. При струмах понад 5 А, коли на людину діє висока напруга (понад 1000 В), спочатку зазвичай припиняється дихання.

При надмірному збудженні організму людини електричним струмом виникає дуже важка нервово-рефлекторна реакція організму. Вона супроводжується глибоким порушенням кровообігу, ди­хання, обміну речовин, внаслідок чого настає електричний шок.

Електричний шок має дві фази: перша — сильне нервове збуд­ження, друга — глибоке гальмування і знесилення нервової систе­ми. Після сильного нервового збудження знижується кров'яний тиск, частішає пульс, слабшає дихання, виникає депресія — пригні­чений стан і повна байдужість до оточення при наявності свідомос­ті. Такий шоковий стан продовжується від декількох хвилин до де­кількох діб. Після чого настають одужання або смерть від повного згасання життєво важливих фізіологічних функцій. Лише при актив­ному наданні лікарської допомоги можна досягти видужання.

Слід визначити, що електричні удари є серйозною небезпекою для життя людини. Вони викликають 85-87 % смертельних уражень (беручи за 100 % всі смертельні випадки від дії струму).

Таким чином, як будь-який подразник, електричний струм діє на людину місцево, пошкоджуючи тканини організму, і рефлектор­но — через нервову систему, уражаючи судини, рухальні і дихальні органи.

Чинники, що впливають на наслідки ураження електричним струмом

Опір тіла людини

Тяжкість ураження організму людини електричним струмом за­лежить від цілого ряду фізіологічних та фізичних чинників і умов.

Наслідки ураження струмом залежать від такого фізіологічно­го чинника, як опір тіла людини. Тіло людини є провідником елек­тричного струму. Однак провідність тіла людини відрізняється від провідності звичайних провідників і напівпровідників. Це обумов­люється не тільки його фізичними властивостями, але і складними біологічними і фізико-хімічними явищами, які притаманні живим організмам.

Електричний опір тіла складається з опору шкіри та опору вну­трішніх органів. Опір тіла людини є змінною величиною, що має не­лінійну залежність від багатьох чинників, у т. ч. від стану шкіри, па­раметрів електричної мережі, фізіологічних чинників і стану навко­лишнього середовища.

Опір шкіри становить основну частину опору тіла людини. Еле­ктричний опір епідермісу (зовнішнього шару шкіри) у 1000 разів більший за опір дерми (внутрішнього шару). Зовнішній шар епідер­місу складається з кількох шарів, верхній, як правило, найтовщий називається роговим. Він складається з мертвих ороговілих клітин, що не мають кровоносних судин і нервів, і є шаром неживої ткани­ни, яка вкриває все тіло.

Товщина рогового шару на різних ділянках тіла різна (0,02-0,2 мм). Найтовщим роговий шар буває в місцях, які підлягають по­стійній механічній дії, на підошвах і долонях, де, потовщуючись, він може утворювати мозолі.

Роговий шар має високу механічну міцність. Він погано прово­дить теплоту і електричний струм. У сухому непошкодженому стані він може розглядатись як діелектрик, його питомий опір досягає 10^бОм, тобто в сотні і тисячі разів перевищує опір інших ділянок шкіри і внутрішніх органів.

Опір однієї і тієї ж самої ділянки шкіри змінюється в широких ме­жах залежно від її стану. При сухій чистій і непошкодженій шкірі опір тіла людини коливається в широких межах, приблизно від 3000 до 100 000 Ом, а іноді і більше; якщо ж зіскоблити роговий шар, опір зни­жується до 1000-5000 Ом. Порізи, подряпини та інші мікротравми мо­жуть знизити опір тіла людини до значення близького внутрішньому опору. Все це збільшує небезпеку ураження людини струмом.

Небезпеку ураження людини струмом збільшує також зволоже­ність шкіри, оскільки волога, яка потрапила на шкіру людини, роз­чиняє на її поверхні мінеральні речовини і жирні кислоти, що вийш­ли з потом і шкіряним салом. Внаслідок цього електропровідність шкіри значно підвищується.

Забрудненість шкіри різними речовинами, особливо тими, що добре проводять струм (металевий або вугільний пил, окалина та ін.) знижує її опір, тому що пил, бруд потрапляють у протоки пото­вих і сальних залоз, створюють у шкірі струмопровідні канали. Тому особи, у яких руки забруднюються струмопровідним пилом і бру­дом, піддаються більшій небезпеці ураження струмом, ніж ті, які працюють сухими і чистими руками.

Внутрішній опір тіла людини — це опір внутрішнього шару шкіри, внутрішніх тканин і органів та систем людини. Внутрішній опір має різні значення. Наприклад, жирова тканина — 30-60 Ом, м'язова — 1,5-3,0, кров — 1-2, спинномозкова рідина — 0,5-0,6 Ом.

Отже опір тіла людини — це змінна величина, яка може коли­ватися в широких межах. Однак при доборі захисних та технічних засобів захисту від ураження електричним струмом при розрахунках за опір тіла людини беруть 1000 Ом.

Наслідки ураження організму струмом залежать від місця кон­такту електрода з тілом людини, оскільки опір шкіри неоднаковий на різних ділянках тіла. Найменший опір має шкіра обличчя, шиї, тильної сторони кисті руки, підпахової впадини.

На тілі людини є цілий ряд точок, в яких опір шкіри в багато разів менший від опору сусідніх ділянок. Майже всі ці ділянки спів­падають зі старовинною топографією голковколювання. Пояснити це цікаве явище поки що неможна.

Значно меншою мірою на опір тіла людини впливають такі чин­ники, як стать або вік людини. У жінок, як правило, опір тіла мен­ший, ніж у чоловіків, у дітей і молодих людей — менший, ніж у до­рослих. Пояснюється це, мабуть, тим, що у деяких осіб шкіра тонша і ніжніша, а у інших — товща.