Вы здесь

Электрическая энергия

Человек подвергается действию либо природного (молния, разряды электрических органов некоторых животных), либо технического (в промышленности, сельском хозяйстве, быту, на транспорте, в военных условиях и пр.) электричества.

Молния. При разрядах молнии на человека обычно оказывает кратковременное действие электричество огромного напряжения (иногда до миллионов вольт). Исходы поражения молнией чаще всего смертельны. Поражение молнией обусловливается действием электрического разряда как такового (паралич дыхания, остановка сердца) и рядом побочных влияний: механическим (отрывы тканей, частей тела), термическим (образование джоулева тепла — ожоги, обгорания) и др.

Электрический ток из сети. Поражает человека обычно при прямом контакте с проводниками, находящимися под током; токи высокого напряжения могут поражать разрядом через воздух или землю (вольтова дуга, шаговое напряжение).



Болезнетворное действие электрического тока определяют следующие факторы:

  • 1) физические параметры тока (напряжение, сопротивление, сила и частота);
  • 2) направление и продолжительность прохождения тока через тело;
  • 3) состояние реактивности организма человека в момент прохождения электрического тока.

Следует, однако, помнить, что общая реакция организма на поражение электрическим током не зависит от одного какого-либо фактора, а слагается в результате суммарного влияния всех указанных выше факторов в различных их сочетаниях. Особое значение имеет реактивность организма и состояние центральной нервной системы.

Зависимость повреждающего действия от физических параметров электрического тока

Сопротивление и электропроводность. Ткани организма состоят из плотных веществ, плохо проводящих электрический ток, и из жидкостей, содержащих растворы электролитов и являющихся относительно хорошими проводниками. Наилучшей электропроводностью обладает спинномозговая жидкость (ликвор). Близко к ней стоит сыворотка крови; несколько меньше электропроводность цельной крови и мышечной ткани. Поскольку в организме все органы омываются тканевой жидкостью, они (кроме кости, лишенной надкостницы) в той или иной мере проводят электрический ток. Электропроводность отдельных участков организма в значительной степени зависит от сопротивления кожи и подкожной жировой клетчатки, так как в более глубоких тканях ток идет множеством параллельных путей (петли тока), главным образом вдоль кровеносных и лимфатических сосудов, оболочек, нервных стволов, мышц.

Сопротивление электрическому току. Сопротивление тела человека и отдельных его тканей току может резко колебаться в зависимости от кровенаполнения органов, степени увлажнения (потоотделение), огрубения (мозоли), загрязнения кожи. Центральная нервная система оказывает выраженное влияние на величину сопротивления тела человека электрическому току, изменяя степень кровенаполнения тканей, секрецию потовых желез и т. д. По степени сопротивления ткани организма распределяются следующим образом: кожа, сухожилия, кости, нервы, мышцы, кровь. Кожа, обладающая наибольшим сопротивлением, страдает при электротравме больше всего. Ее сопротивление на месте контакта с проводником тока колеблется от 1000 до 2 000 000 ом. При воздействии тока кожа поражается и ее сопротивление значительно снижается.

Сопротивление тела человека в целом велико — в среднем около 100 000 ом с колебаниями от десятков тысяч до миллионов ом.

Импеданс кожи при повреждении

Действие ионизирующей радиации, воспаление, скарификация значительно снижают емкостное сопротивление — импеданс (рис. 6).

Сила тока. Считается, что повреждающее действие электрического тока на организм обусловлено силой тока и не специфично для приложенного напряжения.

При многих несчастных случаях, когда контакт тела с источником напряжения не очень плотен (сопротивление велико), даже при больших напряжениях сила тока может оказаться малой и поражение несущественным (боль, судорожное сокращение мышц). Если же человек стоит на влажном грунте, так что контактное сопротивление между телом и грунтом мало, и если устанавливается хороший контакт между телом и источником напряжения, то даже при относительно малом напряжении ток может оказаться достаточно патогенным вплоть до смертельного исхода.

Напряжение тока. При прочих равных условиях патогенное действие электрического тока тем сильнее, чем выше его напряжение. Принято считать относительно безвредным действие переменного тока (40—60 гц) напряжением ниже 40 в, ток до 100 в — условно патогенным (но возможен смертельный исход в особо неблагоприятных условиях), от 200 до 500 в — абсолютно патогенным и условно смертельным, выше 500 в — безусловно смертельным. Однако напряжение тока имеет относительное значение в определении тяжести поражения, так как конечный эффект определяется сопротивлением тканей на пути прохождения электричества и силой тока.

В конечном итоге повреждающий эффект электричества (М) определяется одновременно и силой тока, и напряжением его, и сопротивлением тела человека, что может быть выражено следующей формулой:

сопротивление тела человека

где V — напряжение тока; Т — время прохождения тока через тело; R — сопротивление, оказываемое току, складывающееся из сопротивления кожи на месте входа тока R1 на месте выхода тока R2 и сопротивления промежуточных материалов (между телом человека и проводником тока, с одной стороны, между телом и землей — с другой) — R3.

Повреждающий эффект электричества

Направление и время прохождения тока через тело. Эти факторы в известной степени определяют характер и степень поражения. В эксперименте пропускание тока (при одних и тех же параметрах) через задние конечности животного вызывает болевой эффект и судороги мышц, пропускание тока через голову — судороги всего тела, паралич дыхания, электрошок. Пропускание тока через сердце вызывает его фибрилляцию и мерцательную аритмию. Однако в жизни известны случаи, когда прохождение тока через голову оказывается менее опасным, чем через нижние конечности. Известны смертельные поражения, когда оба контакта тока приходились на одну руку и даже на один палец. Всегда опасно прохождение тока через сердце.

Вредность поражающего тока возрастает с увеличением времени прохождения тока через организм. Если время действия тока не превышает 0,02 секунды, ток в 1000 в не оказывает резкого патогенного действия. Электротравма в течение 1 секунды при таком же направлении неизбежно смертельна.

Состояние реактивности организма человека в момент прохождения электрического тока существенно отражается на последствиях электротравмы. Так, повышение обмена веществ (тиреотоксикоз, перегревание), кровопотеря, алкогольное опьянение повышают чувствительность организма к поражающему действию электрического тока. Внимание (эмоциональное напряжение и ожидание действия тока) значительно повышает устойчивость к току и, наоборот, утомление, снижение внимания увеличивают чувствительность к току.



Тяжесть электротравмы зависит и от степени насыщения организма кислородом — в условиях гипоксии чувствительность к току возрастает, при повышении рО2 в крови (например, в кессоне) опасность электротравмы уменьшается.

Механизм повреждений в организме при электротравме

Повреждения в организме при электротравме складываются из местных изменений на местах входа и выхода тока и общих реакций организма.

Местные изменения — ожоги, электрические знаки, электролиз.

Знаки тока образуются на месте его прохождения, представляют собой небольшие участки на коже круглой или овальной формы, серовато-белого цвета, твердой консистенции, окаймленные волнообразным возвышением. По окружности поврежденных тканей нередко наблюдается ветвистый рисунок красного цвета, обусловленный параличом кровеносных сосудов (рис. 7).

Электротравма. Знаки тока

Ожоги. Если при прохождении тока через тело контактное сопротивление велико, а напряжение достаточно, чтобы создать ток значительной силы, то контакты нагреваются настолько сильно, что может произойти ожог. Ожоги возникают в 70—80% случаев всех электротравм.

При прохождении тока через кости образуются «костные бусы», состоящие из фосфорнокислой извести и имеющие внутри пустоты. Возникают они вследствие расплавления фосфорнокислой извести и последующего превращения в твердое тело при понижении температуры после прекращения действия электрического тока. Образование пустот в них связано с превращением в пар под влиянием высокой температуры имеющихся в кости жидких масс.

Электролиз. Особенно выражен при пропускании тока низкой частоты или постоянного тока. Электролиз приводит к поляризации клеточных мембран — на одних участках тканей скапливаются положительно заряженные ионы (у анода возникает кислая реакция), у катода скапливаются отрицательно заряженные ионы (возникает щелочная реакция). Изменение распределения ионов существенно меняет функциональное состояние клеток. Например, пропускание через мозг прерывистого постоянного тока частотой 100 гц с формой импульса в виде трапеции приводит организм в состояние обезболивания — электронаркоза.

Под действием постоянного тока начинают передвигаться не только ионы, но и молекулы белков. Кислота отнимает воду у белков, вызывая их денатурацию, коагуляцию и омертвение тканей — коагуляционный некроз. В участках щелочной реакции происходит разбухание белков и образуется колликвационный некроз.

Общие реакции организма на электрический ток. Электротравма (электрошок) может быть смертельной и несмертельной.

Смертельная электротравма развивается быстро — возникают потеря сознания, остановка дыхания, снижение кровяного давления (стадия мнимой смерти), фибрилляция желудочков сердца и прекращение сердечной деятельности (истинная смерть).

Остановка дыхания вызывается:



  • а) повреждением электрическим током дыхательного центра;
  • б) его гипоксией в результате фибрилляции желудочков;
  • в) резким сужением питающих продолговатый мозг сосудов.

Остановка сердца может произойти в результате:

  • а) фибрилляция желудочков при прохождении тока непосредственно через сердце;
  • б) раздражения блуждающего нерва или сердечно-сосудистых центров;
  • в) очень сильного сужения коронарных сосудов.

При несмертельной электротравме происходит временная потеря сознания, кратковременная остановка дыхания, повышение артериального давления. После травмы остаются головокружение, головная боль,^светобоязнь, тошнота. Артериальное давление часто понижено, дыхание поверхностное, пульс учащен.

Исход зависит и от функционального состояния центральной нервной системы перед электротравмой. Так, при ожидании действия тока электротравма оказывается ослабленной. Чувствительность организма к току можно уменьшить с помощью наркотических средств, усиливающих торможение коры больших полушарий.

Ультракороткие электрические волны (УКВ). Ультракороткие электрические волны (электромагнитные волны длиной от 1 м до 1 мм) оказывают на живые ткани двоякое действие: тепловое и специфическое (нетепловое). Тепловое действие объясняется тем, что в переменном электрическом поле молекулы-диполи производят вращательные движения; при трении диполей о вязкую среду возникает тепло. При очень больших частотах диполи не успевают вращаться, и тогда ионы и дипольные молекулы приходят в колебательное состояние.

Специфическое (нетепловое) действие ультракоротких электрических волн заключается в накоплении ионов около полупроницаемых мембран или поверхностей раздела биологических жидкостей. Благодаря этому может происходить обратимый процесс осаждения коллоидов, в то время как коагуляция белков от теплового действия ультракоротковолнового электричества необратима.

Под влиянием УКВ у человека наблюдается повышение температуры тела, а при длительном действии — общее утомление, тахикардия и сердечная аритмия, сонливость и головокружение. В эксперименте показано, что УКВ ускоряют свертываемость и оседание эритроцитов, увеличивают содержание сахара и уменьшают количество кальция в крови. Кровеносные сосуды сначала суживаются, а затем расширяются.

Длинноволновые излучения больше нагревают глубокорасположенные ткани, а более коротковолновые излучения вызывают нагревание поверхностных тканей.