Воздействие на организм. Факторы, определяющие опасность поражения электрическим током

С увеличением энерговооруженности химических предприятий возрастает число людей, контактирующих с электрооборудованием, контрольно-измерительными приборами, осветительными устройствами и т. д. Поскольку на предприятиях с электроустановками, работающими при напряжении до 1000 В, могут контактировать практически все работающие, возможность поражения электрическим током повышается, особенно если электротехническое оборудование неисправно или эксплуатируется с нарушением "Правил устройства электроустановок" (ПУЭ).

Кроме того, опасность поражения электротоком отличается от прочих производственных опасностей (токсичные вещества, нагретые поверхности, шум и т. д.) тем, что человек не в состоянии се обнаружить дистанционно без специальных измерительных приборов.

Что же касается установок, работающих при напряжении выше 1000 В, то, как правило, или они ограждены, или с ними работают люди, имеющие специальную подготовку.

При прохождении через организм человека электрический ток оказывает следующие виды воздействий:

1. термическое - ожоги, нагрев кровеносных сосудов, нервов;
2. электролитическое - разложение крови и лимфатической жидкости, т. с. значительное изменение их физико-химических свойств;
3. биологическое - раздражение и возбуждение живых тканей организма, сопровождаемое непроизвольными судорогами мышц тела, сердца, легких, что приводит к нарушению или полному прекращению деятельности отдельных органов, систем дыхания и кровообращения.

Эти воздействия приводят к двум видам поражения: электротравмам - четко выраженным местным поражениям организма (ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения, электроофтальмия) и электрическому удару - электротравме, вызванной рефлекторным действием электрического тока, т. с. действием на центральную нервную систему, в результате которого может возникнуть паралич пораженных органов.

Статистика травматизма показывает, что из всех зарегистрированных случаев поражения электротоком с потерей трудоспособности более чем на 3 дня, а также со смертельным исходом 19% составляют электротравмы, 26% - электроудары и 55% - смешанное поражение.

Электрический, или контактный, ожог - результат теплового воздействия тока в месте контакта с неизолированными токоведушими частями; может быть поверхностный (характерен для токов промышленной частоты до 100 Гц) или внутренний (для токов с частотой в десятки и сотни кГц). Количество тепла, выделяемого в ткани человека, в этом случае определяется законом Джоуля - Ленца (в Дж)

Q=IчRчt, (8.1)

где Iч - сила тока, проходящею через тело человека. А; Rч - сопротивление тела человека. Ом; t - время протекания тока, с.

Различают четыре степени ожогов: I - покраснение кожи, II - образование пузырей на поверхности кожи, III - обугливание кожи, IV - обугливание подкожной клетчатки, мышц. Электрические ожоги не следует отождествлять с термическими, например с ожогами электрической дутой, температура в канале которой может достигать 4000 °С (они характерны для установок напряжением выше 1000 В).

Электрические знаки - четко выраженные пятна серого или бледно-желтого цвета диаметром 1 мм; специфическое поражение, вызванное, по мнению многих исследователей, механическим и химическим воздействием тока; возникают при контакте с токоведущими частями, безболезненны и со временем исчезают.

Металлизация кожи - повреждение участка кожи в результате проникновения в нее мельчайших частиц расплавленного металла. Со временем пораженная кожа сходит, участок приобретает нормальный вид и болезненные ощущения исчезают.

Механическое повреждение - результат резких, непроизвольных, судорожных сокращений мышц под действием тока, вследствие чего возможны разрывы кожи, кровеносных сосудов, нервов, вывихи суставов.

Электрический удар наблюдается при длительном воздействии тока небольшой силы (до нескольких сотен миллиампер) и, как правило, при напряжении до 1000 В. Различают четыре степени ударов: I - судорожное сокращение мышц без потери сознания; II - то же, но с потерей сознания; III - потеря сознания, нарушение сердечной деятельности и дыхания; IV - клиническая смерть, т. е. отсутствие кровообращения и дыхания.

Тяжесть электротравм зависит от ряда факторов: силы протекающего тока, пути его прохождения, величины и рода напряжения, электрического сопротивления тела человека, длительности протекания тока, а также от здоровья и индивидуальных особенностей человека, окружающей среды и т. д.

Величина протекающего через тело человека тока является основным фактором, от которого зависит исход поражения. Наименьшее значение ощутимого тока, которое зависит от рода тока, состояния человека, вида включения его в цепь, называется пороговым ощутимым током. Для промышленной частоты 50 Гц его величина в среднем составляет 1 мА.

При увеличении силы тока до 10...15 мА в мышцах рук возникают болезненные судороги, поэтому человек не способен контролировать их действие и самостоятельно освободиться от зажатого в руке проводника (электрода). Величина тока 10 мА называется пороговым неотпускающим током.

При силе тока 25...50 мА возникает сильное сокращение дыхательных мышц грудной клетки, затрудняется или прекращается дыхание. Вероятность поражения органов дыхания в значительной степени зависит от времени протекания тока через организм.

Дальнейшее повышение величины тока до 100 мА может вызвать фибрилляцию желудочков сердца, при которой возникает их хаотическое сокращение и нарушается или полностью прекращается кровообращение, т. е. наступает клиническая смерть. Опасность фибрилляции заключается в том, что сердце человека самостоятельно не может выйти из этого состояния и восстановить свою деятельность: необходимо срочное оказание первой помощи - искусственное дыхание и наружный (непрямой) массаж сердца.

В противном случае через 5...6 мин начинают гибнуть нейроны коры головного мозга, и клиническая смерть переходит в биологическую. Вследствие этого как у нас, так и за рубежом смертельным считается ток величиной 100 мА.

Существенное влияние на исход поражения электрическим током оказывает путь его прохождения в теле человека ("петля" тока). В литературе описано 15 путей, однако наиболее вероятные пути протекания тока таковы: рука - рука (до 40%), правая рука - ноги (до 20%), нога - нога. В этом случае через сердце человека протекает от 0,4 до 7% общего тока.

Индивидуальные особенности организма - например, состояние здоровья, физическое развитие, масса, подготовленность к работе с электроустановками ("фактор внимания") - также влияют на исход поражения. Установлено, что люди с повышенной возбудимостью, заболеванием сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции обладают повышенной чувствительностью к действию электрического тока.

Род и частота тока имеют существенное значение при поражении. Установлено, что переменный ток промышленной частоты 50...60 Гц в 4...5 раз опаснее, чем постоянный. Токи с частотой 400...500 кГц нс оказывают раздражающего действия на ткани и нс вызывают электрического удара. Однако эти токи оказывают термическое воздействие.

Весьма значительное влияние на величину тока, проходящего через тело человека, оказывает полное электрическое сопротивление его тела, которое при сухой неповрежденной коже может колебаться в весьма широких пределах: от 103 до 105 Ом, а иногда и более.

Оно является нелинейной величиной и зависит от ряда факторов: состояния кожи (сухая, влажная, чистая, поврежденная), плотности и площади контакта с токоведущими частями, силы проходящего тока и приложенного напряжения, времени воздействия тока.

Наибольшее электрическое сопротивление в теле человека имеет верхний роговой слой кожи (эпидермис) толщиной 0,05...0,2 мм, состоящий из омертвевших клеток, заполненных воздухом. При снятом роговом слое сопротивление внутренних органов, жизненно важных для человека, не превышает 800...1000 Ом. Поэтому при расчете условий электробезопасности человека его полное электросопротивление Rч принимают равным 1000 Ом.

Зная электросопротивление тела человека и интервал опасных для него токов, можно определить и интервал опасных напряжений. Так, для регламентированных значений порогового неотпускающего тока 10 мА и Rч = 1000 Ом безопасным напряжением будет Uбез = RчIч = 10 В.

Окружающая среда и обстановка в помещении могут усилить или ослабить воздействие электрического тока, поскольку существенно влияют на сопротивление тела человека, изоляцию токоведущих частей. В соответствии с этим существует определенная классификация помещений по опасности поражения током. Производственные и бытовые помещения разделяют на три класса: 1 - без повышенной опасности, 2-c повышенной опасностью; 3 - особо опасные.

Помещения без повышенной опасности - это сухие (относительная влажность не превышает 60%) беспыльные помещения с нормальной температурой и изолирующими полами (паркет, линолеум и т. д.). К ним могут быть отнесены конторские помещения, помещения ОТК, небольшие лаборатории, некоторые складские помещения для хранения твердых полимерных материалов и готовой продукции.

К помещениям с повышенной опасностью относят: сырые, в которых относительная влажность воздуха длительное время превышает 75%, но не достигает 100%; жаркие, в которых температура воздуха длительное время превышает 30 °С; пыльные, в которых выделяется токопроводящая технологическая пыль в количестве, достаточном для проникновения под кожух электрооборудования, оседания на проводах, что создаст электрическую цепь для утечки опасных токов (пыль может быть также непроводящей); помещения с токопроводящими полами - металлическими, земляными, железобетонными, кирпичными, ксилолитовыми и т.п. (ликвидируют переходное сопротивление между человеком и землей); помещения, в которых возможно одновременное прикосновение, с одной стороны, к имеющим соединение с землей корпусам технологического оборудования, металлоконструкциям зданий и т. п. и, с другой стороны, к металлическим корпусам электрооборудования или токоведущим частям. К таким помещениям относятся участки литьевых машин, склады для хранения и участки развески ингредиентов, обладающих электропроводимостью (например, развески технического углерода) и т.д.

К особо опасным помещениям относят: особо сырые помещения, в которых относительная влажность воздуха близка к 100%, причем в таких помещениях стены, поп, потолок и находящиеся в них предметы покрыты влагой: с химически активной средой, где по условиям производства содержатся газы, пары или образуются отложения, разрушающие изоляцию или токоведущие части электрооборудования; помещения, в которых имеется одновременно два и более факторов повышенной опасности.

К таким помещениям относят участки пропитки полимерных материалов, химической чистки прессформ, гальванические цехи для металлизации пластмасс, клеевые цехи, душевые и т. п.

Электробезопасность

Электрический ток - упорядоченное движение заряженных частиц. Основные причины поражения током: 1) нарушение изоляции или потеря ее изолирующих свойств, 2) непосредственное прикосновение или опасное приближение к токоведущим частям, находящимся под напряжением, 3) несогласованность действий.

Электрический ток оказывает на человека следующее воздействие:

1. термическое (нагрев и ожоги ткани),

2. электролитическое (разложение крови и жидких компонентов),

3. биологическое (возбуждение живых тканей организма, вызывающее судорожное сокращение и нарушение биологических процессов).

Виды электропоражений

Все электропоражения делятся на две группы:

1. местные электротравмы - явно выраженные местные повреждения тканей;

бывают в следующих формах:

· электрический ожог,

· электрические знаки,

· металлизация кожи,

· механические повреждения,

· электроофтальмия (повреждение глаз электрической дугой).

2. общие электротравмы – возбуждение живых тканей организма, сопровождающиеся судорожным сокращение мышц.

· судорожное сокращение без потери сознания (I степень опасности),

· с потерей сознания, но с сохранением дыхания и кровообращения (II степень опасности),

· потеря сознания, нарушение сердечной деятельности, дыхания или и того и другого (III степень),

· клиническая смерть, длится 4-5 мин (IV степень).

Факторы, влияющие на опасность поражения человека электрическим током

Основными факторами, влияющими на исход электропоражения являются следующие:

· сила тока, I;

· напряжение, U;

· сопротивление тела человека, R ч;

· длительность воздействия;

· путь, род и частота тока;

· индивидуальные особенности человека;

· условия окружающей среды.

Одним из главных факторов является сила тока. Для характеристики воздействия установлены 3 пороговых значения:

1. Пороговый ощутимый - минимальная величина силы тока, которая вызывает болевые ощущения.

2. Пороговый не отпускающий - минимальная величина тока, при которой человек не может сам освободиться от токоведущей части.

3. Пороговый фибриляционный - минимальная величина тока, при которой нарушается сердечный ритм.

Сопротивление тела человека складывается из сопротивления кожного покрова и внутренних органов. Неповрежденная сухая и чистая кожа имеет сопротивление от 2кОм до 2МОм. При расчетах принимают сопротивление человека равным 1000 Ом. 25% сопротивления внутренних органов обеспечивают нервные волокна. Поражающий ток=1,2*(30+3,7G п) мА, где G п – масса тела человека.

Длительность воздействия влияет на исход поражения, т.к. со временем из-за увлажнения кожи сопротивление тела человека снижается и возрастает сила тока, проходящая через тело человека.

Род тока: переменный ток частотой 50-60 Гц более опасен, чем постоянный, однако при напряжении свыше 300 В опасность постоянного тока возрастает, т.к. постоянный ток большой величины при разрыве цепи дает очень резкие удары.

Путь тока:

Рис. 1. Характерные пути тока в теле человека (петли тока)

1 – рука – рука; 2 – правая рука – ноги; 3 – левая рука – ноги; 4 – правая рука – правая нога; 5 – правая рука – левая нога; 6 – левая рука – левая нога; 7 – левая рука – правая нога; 8 – обе руки – обе ноги; 9 – нога – нога; 10 – голова – руки; 11 – голова – ноги; 12 – голова – правая рука; 13 – голова – левая рука; 14– голова – правая нога; 15 – голова – левая нога

Наиболее опасны пути тока, проходящие через голову и сердце.

Степень поражения человека при прохождении через него электрического тока зависит от силы электрического тока, рода и значения напряжения, частоты электрического тока, пути прохождения тока через организм человека, продолжительности действия, условий внешней среды, электрического сопротивления тела человека.

2.1. Сила тока

Сила тока является основным поражающим фактором. Установлены следующие пороговые значения силы тока:

1. ток ощутимый составляет 0,5–1,5 мА для переменного (f = 50 Гц) и 5–7 мА для постоянного тока, при этом характерно легкое покалывание, слабый зуд при переменном токе и ощущение нагрева кожи на участке, касающемся токопроводящей части, при постоянном токе;

2. ток неотпускающий составляет 10 – 15 мА для переменного и 50 – 80 мА для постоянного тока, при этом характерна едва переносимая боль с непроизвольным сокращением мышц предплечья, невозможность разжать руку;

3. ток фибрилляционный (смертельный) составляет 80–100 мА и более для переменного и 300 мА для постоянного тока, при этом возникает фибрилляция сердца, т.е. хаотические, быстрые и разновременные сокращения волокон сердечной мышцы (фибрилл), при которых сердце перестает работать как насос и не в состоянии обеспечить движение крови по кровеносным сосудам, что влечет за собой недостаток кислорода, это, в свою очередь, приводит к прекращению дыхания, вследствие чего наступает смерть.

2.2.Продолжительность воздействия электрического тока

Анализ опытов над животными показывает прямую зависимость длительности прохождения электрического тока через организм на исход поражения. Такая зависимость объясняется тем, что с увеличением продолжительности воздействия тока на живую ткань возрастает значение тока, накапливаются последствия воздействия электрического тока и, наконец, повышается вероятность совпадения моментов прохождения тока через сердце с уязвимой фазой Т сердечного цикла (кардиоцикла).

Возрастание значения тока обусловлено уменьшением сопротивления организма. Последствия воздействия тока на живой организм выражаются в нарушении функций центральной нервной системы, изменении состава крови, местном разрушении тканей под влиянием выделяющегося тепла, нарушении работы сердца и легких.

Каждый цикл сердечной деятельности состоит из двух периодов: диастолы , когда желудочки сердца, находясь в расслабленном состоянии, заполняются кровью, и систолы , когда сердце, сокращаясь, выталкивает кровь в артериальные сосуды. Наиболее уязвимым сердце становится в фазе Т (0,2 с), когда заканчивается сокращение желудочков в диастоле и они переходят в расслабленное состояние. Весь период кардиоцикла составляет 0,75 – 1,0 с. Поэтому если во время фазы Т через сердце проходит электрический ток, то, как правило, возникает фибрилляция сердца.

Согласно ГОСТ 12.1.038–82 в зависимости от длительности протекания электрического тока через тело человека установлены предельно допустимые значения силы тока для переменного тока частотой 50 Гц: 500 мА в течение 0,1 с и 50 мА в течение 1 с.

Для персонала, работающего с электроустановками, приоритетная задача – это исключить травматизм. Особенностью поражения электротоком считают неспособность людьми дистанционно, визуально, по запаху или другим признакам определить угрозу. Использование специальных приборов позволяет эффективно это сделать, но не во всех случаях. Некоторые опасности не могут предусмотреть даже опытные специалисты. Для предотвращения травматизма разработаны специальные правила охраны труда, при соблюдении которых вероятность травматизма существенно снижается.

Результаты термического и механического поражения

Причины травматизма от электротока

1. Случайное прикосновение, по невнимательности к оголенным токоведущим элементам электроустановок под напряжением. Это могут быть оголенные провода, в процессе ремонта контакты бытовой или промышленной техники, на рубильниках или патронах для ламп освещения.
2. При эксплуатации в результате механических повреждений, детали электроустановок могут повредить изоляционный слой токоведущих проводов и оказаться под опасным напряжением.
3. Часто причиной поражения током бывает приближение по влажному грунту к оборванному и упавшему на землю высоковольтному проводу ЛЭП.
4. При приближении к токоведущим элементам под напряжением выше 1000В, поражение электротоком может быть через пробой воздушного пространства.
5. Причиной поражения бывают сырые стены зданий, сооружений, внутри которых проходят провода с ненадежной изоляцией и заземленные элементы металлических конструкций.
6. Бывают случаи травматизма в результате плохой организации мероприятий по охране труда, при несанкционированном подключении к сети питания, когда работает ремонтный персонал. Работа без предварительной проверки выполнения мероприятий по безопасности, а также отсутствия напряжения, наличия блокировочных устройств, плакатов предупреждения и других элементов, предотвращающих травмы.

Поражающие факторы

Продолжительность воздействия электрического тока на организм, величина тока поражения, площадь соприкосновения и многие другие факторы определяют характер травмы и степень воздействия:

• механические действия – расслаивание, обрыв тканей;
• термические – ожоги, разрушение кровеносной структуры сосудов (рис. выше);
• электролитическое влияние – распад органики в плоти человека, включая кровь;
• биологическое влияние – нарушение работы естественных биотоков, что вызывает непроизвольное, судорожное сжимание отдельных мышц.

Виды травматизма

Различают следующие основные виды поражения электрическим током.

Электрическая травма

Характеризуется поражением отдельных органов, фрагментов тканей. Это могут быть знаки, оставленные электрическим разрядом, металлизация кожного покрова. Электрическая дуга вызывает отек поверхности глазного яблока, испарение на нем слизистой оболочки. Возможно механическое воздействие, ведущее к таким повреждениям, как ушибы, переломы.

1. Электроожог – это разрушение отдельных органов, участков кожного покрова в результате влияния на ткани тока или электрической дуги. Ожоги, полученные в результате действия электрического тока, могут быть разного вида:

• Ожог током при контакте влажного (потного) тела с токоведущими элементами, происходит нагрев и закипание жидкостей на поверхности и внутри тканей. Этот процесс зависит от сопротивления участка поражения и силы тока. Выделенная тепловая энергия вызывает ожоги. Такие травмы возникают на электроустановках с мощностью до 2 кВт, вызывая ожоги первой или второй степени.
• Ожог электрической дугой получается на участке тела человека под влиянием большой тепловой энергии, которой обладает дуга (температура до 350 ̊С). Ожоги третьей и четвертой степени происходят в электроустановках с напряжением 6-10 кВт.

1. кожного покрова получается при КЗ (коротком замыкании) или дуговом разряде, при размыкании электрической цепи с большой нагрузкой. В результате плавления металла при высоких температурах, он разбрызгивается, попадает на поверхность кожи.

Брызги расплавленного металла при коротком замыкании

Мелкие металлические фрагменты от токопроводящих контактов (медь, алюминий или сталь) прилипают к коже и проникают внутрь ткани, пробивая и прожигая кожу. Такие участки поражения принимают шероховатый металлический покров. В последующем на пораженном участке кожный покров отслаивается вместе с инородными телами, раны заживают.

Пример электрической металлизации кожного покрова

1. – результат прямого прикосновения с токоведущими элементами. Контуры их очертаний отображают поверхность элементов, с которыми был контакт, обычно это круг или эллипс, от клемм и проводов. Размеры отпечатков до 10 мм, материал токопроводящих частей определяет цвет знаков, они могут получиться, желтыми от меди, латуни, серыми от стали и белыми от алюминия. Результат определяет химическое, механическое влияние тока. Опухоль под этими знаками не имеет воспалений и быстро заживает. При больших площадях поражения бывают онемения, потеря чувствительности.

Такие знаки может оставлять электрический разряд

1. Механические повреждения – результат мгновенного сжатия мышц, рвутся элементы системы кровоснабжения, сосуды, кожный покров. Бывают переломы конечностей, повреждение суставов.
2. Электроофтальмия – влияние большой мощности ультрафиолетового излучения на глазные яблоки. Возникающая дуга обладает широким спектром световых лучей, среди которых есть инфракрасный, видимые цвета и ультрафиолетовый. Последний наносит ожоги на поверхности глаз.

Электрический шок

Нервная система человека мгновенно реагирует на сильный внешний раздражитель. Может быть повышенное давление, нарушение функционирования кровоснабжения, органов дыхания. Есть несколько фаз, следующих за электрическим шоком:

• возбуждающая фаза;
• наступает истощение и заторможенность нервной системы, пострадавший остается в сознании, но появляется полное равнодушие к происходящему вокруг него. Слабеет дыхание, увеличивается частота биения пульса, это может продолжаться до 20 часов, потом сердце останавливается, и человек умирает.

Электрический удар

Проходя по человеческим тканям, электричество вызывает судорожное, непроизвольное сжатие мышц. Степень травмы зависит от силы тока и длительности контакта с токопроводящей поверхностью. Малые токи вызывают легкий зуд и покалывание, при 10-15 мА, возникают неконтролируемые судороги.

Большой ток парализует нервную систему, пострадавший не может самостоятельно освободиться от контакта с проводниками тока, что продлевает время воздействия поражающих факторов. Токи в 20-25 мА / 50 Гц сбивают ритмичность сердцебиения, паралич органов дыхания приводит к смерти.

Ток в 50-80 мА создает фибрилляцию мышечных сердечных тканей, сердце и потоки крови останавливаются. Токи больше 100 мА однозначно убивают человека за 2-3 секунды воздействия на организм. Замечено, что напряжение до 100В не так опасно при постоянном токе, как с переменным током, особенно губительно с частотой в 50 Гц, близкой к частоте биения сердца, поэтому его воздействие моментально вызывает аритмию.

Токи при 20–100 Гц представляют наибольшую опасность. Вероятность поражения внутренних тканей меньше, когда частота увеличивается.

Токи с частотой в сотни кГц не разрушают внутренние органы, они могут вызвать только ожоги на поверхности тела. Переменные и постоянные токи с напряжением 500В имеют одинаково опасные поражающие факторы. Напряжение 600В с постоянным током становится губительнее для человека, чем с переменным током.

Удары электротоком разделяют по степени тяжести:

• I – судорожные сокращения мышц, при этом человек находится в полном сознании;
• II – пострадавший без сознания, функционирует сердце и органы дыхания;
• III – пострадавший без сознания, имеются нарушения ритмичности работы сердца и сбои функционирования органов дыхания;
• IV – дыхание и потоки кровообращения останавливаются, наступает смерть (клиническая).

Клиническая смерть – нет дыхания не слышно ударов сердца, болевые раздражители человек не чувствует, широкие зрачки, не реагирующие на изменения интенсивности света. Переход к смерти сопровождается отсутствием поступления кислорода в структуры головного мозга.

Продолжительность отсутствия кислорода в мозге допускается на 4 минуты, максимум на 8 минут, после чего наступают необратимые разрушительные последствия.

Остановка сердца вызывается резким сокращением мышц в области поражения, на участках прохождения, в том числе и сердечных. Рефлекторные сокращение сердца, когда ток протекает, минуя сердечные мышцы, создают условия для фибрилляции и остановки сердца. В этих случаях токи называют фибрилляционными, они препятствуют дыханию при протекании по мышцам грудной клетки, которые задействованы в дыхательном процессе.

При кратковременном прикосновении к токопроводящим элементам у здорового человека остановки сердца не происходит, мышца сокращается, с пропаданием тока она расслабляется, и сердце продолжает функционировать. Когда происходит паралич сердца или дыхания, возможны одновременно оба случая, работоспособность органов самопроизвольно не восстанавливается, сердцу требуется срочный принудительный массаж в совокупности с искусственным дыханием.

Пути электротока по телу

Маршрут во многом определяет степень тяжести поражения, различные органы имеют неоднородные структуры, сопротивления которых отличаются.

Токи проходят по маршрутам с меньшим сопротивлением, с более высокой проводимостью. Основными проводниками являются крупные элементы кровеносной системы. В этих сосудах много жидкости, кровь имеет хорошие свойства проводника.

Самые вероятные маршруты:

• рука – через грудную область – вторая рука;
• левая или правая рука – через туловище – ноги;
• голова – через шею – руки;
• голова – через туловище – ноги;
• нога – через паховую область туловища – вторая нога.

Пример маршрута электротока по телу человека правая рука – через туловище – ноги

Самыми опасными маршрутами считаются:

• рука – через сердце – нога;
• по голове;
• по спинному мозгу.

Не исключены случаи гибели пострадавшего, когда токи проходят от одной ноги к другой или через руку в другую руку.

Путь электрического тока по телу человека от одной руки к другой

Основным опасным считается случай прохождения тока от левой руки в ноги, но по статистике травматизма, наибольший процент смертельных случаев оказывается при маршруте через правую руку в ноги.

Возможно, что при работе чаще используется правая рука, поэтому чаще травмируется. Значение тока между точками, где он протекает, зависит от напряжения и тканей на его пути с различным сопротивлением:

I п = U \ R т , где

• Iп – токи поражения;
• U – напряжение между контактом пострадавшего с проводником и точкой выхода тока;
• Rт – сопротивление тканей.

Rт каждого человека отличается, это определяет кожный покров, который может быть влажным, поврежденным, в этих случаях оно будет меньше. Ток соответственно увеличится, поражение будет более тяжелым. Роговая оболочка кожного покрова имеет наибольшее сопротивление. Когда поверхность сухая, на неповрежденной коже сопротивление может составлять от 10 до 100 кОм. Влажная кожа имеет сопротивление 1000 Ом, на поврежденной коже, с порезами, потертостями 500–800 Ом.

На внутренних тканях в диапазоне 300–500 Ом, практика показывает, что напряжение в 50–200В уже пробивает роговой слой. Разницу напряжения пробоя определяют определенные условия:

• толщина рогового слоя;
• плотность распределения и заполнения сосудов кровью;
• полнота заполнения и распределения по поверхности потовых желез.

Исходя из этих условий, сопротивление на различных участках отличается.

На степень тяжести травмы влияют окружающие условия, влажный воздух. Высокие температуры способствуют повышению проводимости.

Факторы, определяющие степень поражения электрическим током

Что опасно. Видео

Про последствия поражения электрическим током можно узнать из видео ниже.

Важно учитывать состояние получившего травму человека, возраст, психологические особенности. Люди с больным сердцем, при физических нагрузках быстрее и обильнее потеют, алкоголь уменьшает сопротивление тканей организма. Все это необходимо знать, чтобы своевременно принять меры по предотвращению травматизма, сделать труд более безопасным, а при необходимости грамотно определить степень поражения и оказать первую медицинскую помощь.

Характер и последствия воздействия на человека электрического тока зависят от следующих факторов:

Электрического сопротивления тела человека;

Величины действующего на человека напряжения и силы тока;

Продолжительности воздействия электрического тока;

Рода и частоты электрического тока;

Пути тока через человека;

Условия внешней среды и факторы трудового процесса.

Электрическое сопротивление тела человека. Тело человека является проводником электрического тока, неоднородным по электрическому сопротивлению. Наибольшее сопротивление электрическому току оказывает кожный покров, поэтому сопротивление тела человека определяется главным образом состоянием кожного покрова.

Кожный покров состоит из двух основных слоёв: наружного – эпидермиса и внутреннего – дермы. Эпидермис также имеет слоистую структуру, в которой самый верхний слой называется роговым. Роговой слой в сухом и незагрязнённом состоянии можно рассматривать как диэлектрик – его удельное электрическое сопротивление достигает 10 5 …10 6 Ом·м, т.е. в тысячи раз превышает сопротивление других слоев кожного покрова и внутренних тканей организма. Сопротивление внутреннего слоя кожного покрова (дермы) незначительно; оно во много раз меньше сопротивления рогового слоя. Сопротивление тела человека при сухом, чистом и неповреждённом кожном покрове колеблется от 3 до 100 кОм и более, а сопротивление внутренних органов составляет всего 300…500 Ом.

В качестве расчётной величины при действии переменного тока промышленной частоты (50 Гц) применяют активное сопротивление тела человека равное 1000 Ом. В действительных условиях сопротивление тела человека не является постоянной величиной. Оно зависит от ряда факторов, в том числе: от состояния кожного покрова и окружающей среды; параметров электрической цепи.

Повреждение рогового слоя кожного покрова (порезы, царапины, ссадины и т.п.) снижают сопротивление тела до 500…700 Ом, что увеличивает опасность поражения электрическим током. Такое же влияние оказывают: увлажнение кожного покрова (например, пόтом); загрязнение вредными веществами (например, пыль, окалина и т.п. вещества).

На сопротивление тела человека оказывает влияние площадь контакта с источником тока, чем она больше, тем меньше сопротивление. До десятков и даже единиц Ом может уменьшаться сопротивление кожного покрова в местах расположения акупунктурных точек на теле человека.

Величина тока и напряжения. Основным фактором, обусловливающим исход поражения электрическим током, является сила тока, проходящего через тело человека. Напряжение, приложенное к телу человека, также влияет на исход поражения, но лишь постольку, поскольку оно определяет величину тока, проходящего через человека.

В практике электротравматизма принято выделять следующие пороги действия электрического тока:

– пороговый электрический ток – величина тока, вызывающая в организме человека едва ощутимые раздражения (небольшое повышение температуры в зоне контакта систочником элекатроэнергии, неуёмное дрожание пальцев рук, повышенное потоотделение и т.п. факторы). Эти ощущения вызывает сила тока: 0,6…1,5 мА (для переменного тока частотой 50 Гц); 5…7 мА (для постоянного тока);

– неотпускающий ток, – величина электрического тока, вызывающая непреодолимые судорожные сокращения мышц рук, в которых зажат проводник. Величина неотпускающего тока при времени действия 1…3 с составляет 10…15 мА для переменного и 50…60 мА для постоянного токов. При такой силе тока человек уже не может самостоятельно разжать руки, в которых зажаты токоведущие части электрооборудования;

– фибрилляционный (смертельный) ток – величина электрического тока, вызывающая фибрилляцию сердца (разновременное и разрозненное сокращение отдельных волокон сердечной мышцы, неспособное поддерживать её самостоятельную работу). При длительности действия 1…3 с по пути рука-рука, рука-ноги величина этого тока составляет ~ 100 мА для переменного и ~ 500 мА для постоянного тока. В то же время сила тока величиной 5 А и более фибрилляцию сердечной мышцы не вызывает – происходит мгновенная остановка сердца и паралич мышц грудной клетки.

Сила пороговых токов считается длительно безопасной величиной для человека.

Безопасных напряжений среди тех величин, которые используются в практической деятельности человека, не существует, поскольку сила тока при любом малом из указанных напряжений может превысить силу пороговых токов при аномально малых сопротивлениях тела человека. Например, контакт полюсов гальванического элемента (U = 1,5 В) с акупунктурными точками человека (R ~ 10 Ом) может вызвать протекание постоянного электрического тока между ними силой 1,5 А, что даже при кратковременном действии превышает смертельную величину в 3 раза.

Продолжительность воздействия электрического тока. С повышением времени протекания тока через человека повышается вероятность прохождения его через сердце в момент наиболее уязвимой для всего кардиоцикла фазы Т (окончание сокращения желудочков и перехода их в расслабленное состояние ~ 0,2 с). Кроме того, с увеличением времени протекания электрического тока через человека усугубляются все негативные явления как местного, так и общего действия.

Род тока и частота переменного электрического тока. Постоянный ток примерно в 4…5 раз безопаснее переменного промышленной частоты (50 Гц). Объяснить этот факт можно сложной структурой сопротивления тела человека. Сопротивление человеческого тела включает в себя активную (омическую) и ёмкостную составляющие, причём последняя возникает при включении человека в электрическую цепь (Рис. 1).

Рис. 1. Упрощённая электрическая схема замещения сопротивления тела человека

Ra – активная (омическая) составляющая; Rс – ёмкостная составляющая

Наличие ёмкостной составляющей обусловлено тем, что между электродом, касающимся тела человека (корпус электрооборудования, провода электросети и т.п.), и землёй (пол, площадка для обслуживания оборудования и т.п.), на которой стоит человек, расположен роговой слой кожного покрова – практически диэлектрик, что образует конденсаторную систему (электрическую ёмкость). Если через человека протекает постоянный ток, то он воздействует только на активную составляющую общего сопротивления (Ra), так как электрическая ёмкость для постоянного тока является разрывом цепи. Переменный ток протекает и через активную и через ёмкостную составляющие общего сопротивления человека (Ra и Rс), что, при прочих равных условиях, приводит к бόльшему отрицательному воздействию на организм.

С повышением частоты переменного тока (относительно 50 Гц) его общее негативное действие снижается, сравниваясь на частоте ~ 1000 Гц с действием постоянного тока. На частоте ~ 50 Гц и выше переменный ток общего действия на человека практически не оказывает. Это явление можно объяснить тем, что наибольшая плотность зарядов (ионов, электронов) в плоскости поперечного сечения проводника при протекании переменного тока высокой частоты наблюдается на периферии этого сечения; если в качестве проводника рассматривать человека, то на периферии поперечного сечения туловища и конечностей мы увидим кожный покров, обладающий сопротивлением, близким к таковому у диэлектриков. Местное действие переменного тока высокой частоты при этом сохраняется.

Это положение справедливо лишь до напряжений 250…300 В. При более высоких напряжениях постоянный ток более опасен, чем переменный с частотой 50 Гц.

Путь тока через тело человека играет существенную роль в исходе поражения, т.к. электрический ток может пройти через жизненно важные органы: сердце, лёгкие, головной мозг и др. Влияние пути тока на исход поражения определяется также величиной сопротивления кожного покрова человека на различных участках его тела.

Количество возможных путей тока через тело человека, называемых петлями тока, достаточно много. Чаще всего встречаются ток протекает по петлям: рука-рука; рука-ноги; нога-нога; голова-руки; голова-ноги. Наиболее опасными являются петли: голова-руки и голова-ноги, но они возникают относительно редко.

Условия внешней среды и факторы трудового процесса оказывают существенное влияние на величину сопротивления кожного покрова и в целом тела человека. Так, например, повышенная температура (~ 30 ° С и выше) и относительная влажность воздуха (~ 70 % и выше) способствуют повышенному потоотделению, а, следовательно, резкому уменьшению активного сопротивления тела человека. Интенсивная физическая работа приводит к аналогичному результату.