Прекращение работы сердца, как следствие воздействия тока на мышцу сердца, наиболее опасно. Это воздействие может быть прямым, когда ток протекает через область сердца, и рефлекторным, когда ток проходит через центральную нервную систему. В обоих случаях может произойти остановка сердца или наступить его фибрилляция (беспорядочное сокращение мышечных волокон сердца - фибрилл), что приводит к прекращению кровообращения.
Прекращение дыхания может быть вызвано прямым или рефлекторным воздействием тока на мышцы грудной клетки, участвующие в процессе дыхания. При длительном действии тока наступает так называемая асфиксия (удушье) - болезненное состояние в результате недостатка кислорода и избытка диоксида углерода в организме. При асфиксии последовательно утрачиваются сознание, чувствительность, рефлексы, затем прекращается дыхание и, наконец, останавливается сердце -- наступает клиническая смерть.
Электрический шок - тяжелая своеобразная нервно-рефлекторная реакция организма на сильное раздражение электрическим током, сопровождающаяся глубокими расстройствами кровообращения, дыхания, обмена веществ и т. п. Шоковое состояние длится от нескольких десятков минут до суток. После этого может наступить полное выздоровление, как результат своевременного лечебного вмешательства, или гибель организма из-за полного угасания жизненно важных функций.
3.1.3 Факторы, влияющие на степень поражения человека 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, являются 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.
Различают ощутимые, неотпускающие и фибрилляци-онные токи.
Ощутимый ток вызывает при прохождении через тело человека ощутимые раздражения (ГОСТ 12.1.009). Они появляются при переменном токе 0,6-1,5 мА с частотой 50 Гц и постоянном - 5-7 мА. Эти величины являются пороговыми ощутимыми токами, т.е. наименьшими значениями, с которых начинается область ощутимых токов.
Неотпуекающий ток вызывает при прохождении через тело человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник. Пороговыми неотпу екающими токами являются 10-15 мА для переменного (50 Гц) и 50-60 мА -- для постоянного тока. Эти токи вызывают едва переносимые боли во всей руке. Во многих случаях руку невозможно оторвать от электрода.
Фибрилляционный ток вызывает при прохождении через тело человека фибрилляцию сердца. Пороговыми фиб-рилляционными токами являются 100 мА переменного (50 Гц) и 300 мА постоянного тока при времени воздействия 1-2 с по пути тока «рука - рука» или «рука - ноги».
Характер воздействия электрического тока на организм человека при прохождении его по пути «рука - рука» приведен в табл. 3.1.
Таблица 3.1.
Особенности воздействия электрического тока на организм человека
|
Сила тока, мА |
Характер воздействия |
||
|
Переменный ток 50 Гц |
Постоянный ток |
||
|
1 |
2 |
3 |
|
|
0,6-1,5 |
Начало ощущения - слабый зуд, пощипывание кожи под электродами |
Не ощущается |
|
|
2,0-4,0 |
Ощущение тока распространяется и на запястье руки, слегка сводит руку |
Не ощущается |
|
|
5,0-7,0 |
Болевые ощущения усиливаются во всей кисти, сопровождаясь судорогами; слабые боли ощущаются во всей руке, вплоть до предплечья |
Начало ощущения. Впечатление нагрева кожи под электродом |
|
|
8,0-10 |
Сильные боли и судороги во всей руке, включая предплечье. Руки трудно, но еще можно оторвать от электродов |
Усиление ощущения нагрева |
|
|
10-15 |
Едва переносимые боли во всей руке. Руки невозможно оторвать от электродов. С увеличением продолжительности протекания тока боли усиливаются |
Еще большее усиление ощущения нагрева как под электродами, так и в прилегающих областях кожи |
|
|
20-25 |
Руки парализуются мгновенно, оторваться от электродов невозможно. Сильные боли, дыхание затруднено |
Еще большее усиление ощущения нагрева кожи, возникновение ощущения внутреннего нагрева. Незначительные сокращения мышц рук |
|
|
25-50 |
Очень сильная боль в руках и груди. Дыхание крайне затруднено. При длительном токе может наступить паралич дыхания или ослабление деятельности сердца с потерей сознания |
Ощущение сильного нагрева, боли и судороги в руках. При отрыве рук от электродов возникают едва переносимые боли в результате судорожного сокращения мыщц |
|
|
50-80 |
Дыхание парализуется через несколько секунд, нарушается работа сердца. При длительном протекании тока может наступить фибрилляция сердца |
Ощущения очень сильного поверхностного и внутреннего нагрева, сильные боли во всей руке и в области груди. Затруднение дыхания. Руки невозможно оторвать от электродов из-за сильных болей при нарушении контакта |
|
1 |
2 |
3 |
|
|
100 |
Фибрилляция сердца через 2-3 с; еще через несколько секунд - паралич дыхания |
Паралич дыхания при длительном протекании тока |
|
|
300 |
То же действие за меньшее время |
Фибрилляция сердца через 2-3 с; еще через несколько секунд - паралич дыхания |
|
|
Более 5000 |
Дыхание парализуется немедленно - через доли секунды. Фибрилляция сердца, как правило, не наступает; возможна временная остановка сердца в период протекания тока. При длительном протекании тока (несколько секунд) тяжелые ожоги, разрушение тканей |
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.
Кожа состоит из двух основных слоев: наружного -эпидермиса и внутреннего - дермы. Наружный слой, в свою очередь, имеет несколько слоев, из которых самый толстый верхний называется роговым. Роговой слой в сухом и незагрязненном состоянии можно рассматривать как диэлектрик: его удельное объемное сопротивление достигает 105-106 Омм, т. е. в тысячи раз превышает сопротивление других слоев кожи и внутренних тканей организма. Сопротивление внутреннего слоя кожи - дермы -незначительно: оно во много раз меньше сопротивления рогового слоя.
Сопротивление тела человека при сухой, чистой и неповрежденной коже (измеренное при напряжении 15-20 В) колеблется от 3 до 100 кОм и более, а сопротивление внутренних слоев тела составляет всего 300-500 Ом.
В качестве расчетной величины при переменном токе промышленной частоты применяют активное сопротивление тела человека, равное 1000 Ом.
В реальных условиях сопротивление тела человека не является постоянной величиной и зависит от множества факторов - состояния кожного покрова (наличие ссадин, порезов, царапин, пота и т.д.; загрязненности различными веществами, снижающими или повышающими сопротивление кожи; места касания и др.), состояния окружающей среды, параметров электрической цепи, продолжительности воздействия, рода и частоты тока, площади контакта, величины напряжения и силы тока (табл. 3.2).
Таблица 3.2
Зависимость сопротивления тела человека от силы тока и приложенного напряжения
|
Показатель |
Зависимость величин |
||||||
|
Ток, проходящий через тело человека, мА |
1,0 |
6,0 |
65 |
75 |
100 |
250 |
|
|
Приложенное напряжение, В |
6,0 |
18 |
75 |
80 |
100 |
175 |
|
|
Сопротивление тела человека, кОм |
6,0 |
3,0 |
1,15 |
1,065 |
1,0 |
0,7 |
Как видно из табл. 3.2, с увеличением силы тока и напряжения сопротивление тела человека существенно падает, приближаясь к сопротивлению внутренних органов. Это объясняется электрическим пробоем рогового слоя кожи.
На сопротивление тела человека оказывает влияние не только площадь контакта, но и, место касания, так как у одного и того же человека сопротивление кожи неодинаково на разных участках тела. Например, кожа ладоней и подошв имеет сопротивление, во много раз превышающее сопротивление других участков тела. В то же время наименьшим сопротивлением обладает кожа лица, шеи, подмышечной впадины, тыльной стороны кисти и т.д. При увеличении тока и времени его прохождения сопротивление тела человека падает, потому что вследствие местного нагрева кожи расширяются сосуды, усиливается кровоснабжение этого участка и потовыделение.
Сопротивление тела человека уменьшается при повышении частоты тока и при 10-20 кГц наружный слой кожи практически утрачивает устойчивость к электрическому току.
Наибольшую опасность представляет переменный ток с частотой от 50 до 1000 Гц. При дальнейшем повышении частоты опасность поражения снижается и при частотах 45-50 кГц -- полностью исчезает. Однако необходимо иметь в виду, что эти токи сохраняют опасность ожогов. Снижение опасности поражения током с ростом частоты становится уже заметным при частотах 1-2 кГц.
Продолжительность протекания электрического тока через тело человека играет существенную роль в исходе поражения: чем больше время действия, тем больше вероятность тяжелого или смертельного исхода.
Влияние длительности прохождения тока через тело человека на исход поражения можно оценить эмпирической формулой
где 1Ч - ток, проходящий через тело человека, мА; t -- продолжительность прохождения тока, с.
Эта формула действительна в пределах от 0,1 до 1,0 с. Ее, как правило, используют для определения предельно допустимых токов, проходящих через человека по пути «рука -ноги», необходимых для расчета защитных устройств.
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 такж« 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. Отмечено, что по пути «рука - рука» через сердце проходит 3,3% общего тока, «левая рука - ноги» - 3,7%, «правая рука - ноги» - 6,7%, «нога - нога» - 0,4%, «голова. -- ноги» - 6,8%, «голова -руки» - 7%.
Частота возникновения петель тока при электротравматизме приведена в табл. 3.3.
Таблица 3.3
Характеристика петель тока в теле человека
|
Петля тока |
Частота возникновения,% |
Доля теряющих сознание, % |
|
|
Рука - рука |
40 |
83 |
|
|
Правая рука - ноги |
20 |
87 |
|
|
Левая рука - ноги |
17 |
80 |
|
|
Нога - нога |
6 |
15 |
|
|
Голова - ноги |
5 |
88 |
|
|
Голова - руки |
4 |
92 |
|
|
Прочие |
8 |
65 |
Известно, что постоянный ток примерно в 4-5 раз безопаснее переменного, что подтверждается сопоставлением значений пороговых ощутимых и неотпускающих токов, а также практикой эксплуатации электроустановок. Однако это положение справедливо лишь для напряжений до 250-300 В. При более высоких напряжениях постоянный ток более опасен, чем переменный с частотой 50 Гц.
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 заболеваниями.
Степень воздействия тока зависит от состояния организма. Так, в состоянии утомления или опьянения люди становятся более чувствительными к воздействию тока.