что относится к поражающим факторам воздействия электрического тока

Ликбез по электротравмам: от ожогов и катаракты до переломов и фибрилляции

В комментариях к нашей статье о смерти малайзийского школьника в наушниках мы обещали сделать пост об электротравмах, а также об особенностях патогенного влияния электрического тока на органы и ткани человеческого тела. Обещали — выполняем.

Предупреждение от модератора. Публикация содержит изображения частей тела травмированных людей, которые могут оказать влияние на психическое состояние чувствительных взрослых и детей.

Что убивает: ток или напряжение?

Начнем с этого холиварообразующего вопроса, без которого не обходится, пожалуй, ни один популярный пост об электротравме. Без долгих рассуждений напишу — основным поражающим фактором является ток, убивает именно он. Как мы все знаем из школьного курса физики, ток=напряжение/сопротивление. Полагаю, что корректно говорить о том, что напряжение (разность потенциалов) является условием поражения, но само по себе не наносит повреждений.

Например, напряжение статических разрядов в момент снятия шерстяного свитера достигает нескольких киловольт, при этом они не наносят никаких существенных повреждений, так как ток мизерный. Поэтому в таких случаях напряжение сравнивают с высотой, которая сама по себе не приводит к смерти и не может являться её причиной, в отличие от самого факта падения, при котором высота становится значимым условием для наступления смерти.

Следует вспомнить, что такое электрический ток. Как следует из русского названия, ток — течение, то есть протекание заряженных частиц. Какое их количество протекает за единицу времени через единицу сечения проводника. Чем больше количество частиц, тем больше ток. Именно течение частиц и является причиной поражения человека. Величина тока, которая может пройти через человека, определяется приложенным напряжением, внутренним сопротивлением источника тока и сопротивлением тела человека.

Электротравма по нормам ВОЗ, процессы в тканях и тяжесть поражения

Сегодня в различной литературе можно встретить массу классификаций и определений поражения человека электрическим током — они все интересны, но вносят много путаницы. По моему мнению, следует придерживаться общепринятого определения, которое принято в ВОЗ.

Так, согласно нормам ВОЗ, поражение током принято называть электротравмой (никаких ударов и иных видов поражения отдельно не выделяют). Согласно ВОЗовским нормам, любая травма — есть физическое повреждение органов и тканей, возникшее под воздействием того или иного вида энергии. Поэтому электротравма — любые повреждения (нарушения деятельности), вызванные воздействием тока, сиречь электрической энергии.

Типы воздействия тока
Выделяют три типа воздействия электрического тока на организм, которые подпадают под определение электротравмы:

Тяжесть поражения
Итак, перечислим факторы, от которых зависит тяжесть электротравмы:

В таблице ниже представлены диапазоны сопротивлений тканей нашего организма, из нее легко понять, что значения варьируются в очень широких пределах.

Классификация токов по типу воздействия
Величины поражающего тока условно разделены на 3 диапазона, в зависимости от того, какое преимущественное воздействие ток оказывает. Таким образом, выделяют токи:

На таблице ниже соотнесены диапазоны значений переменного и постоянного тока и поражения, которые они способны вызвать (приводится, согласно пособию доцента кафедры инженерной экологии и охраны труда Московского энергетического института
С.Г.Новикова).

Пути тока
Ещё одним важным и часто решающим фактором становится путь тока, который зависит от мест входа и выхода разряда. Наиболее опасными путями считаются те, которые проходят через жизненно важные органы (головной и спинной мозг, сердце, лёгкие, печень, почки). Характерные случаи с электротравмой через наушники, когда путь тока протекает через голову (практически во всех известных инцидентах закончился смертью).

Если путь тока не проходит через жизненно важные органы, то влияние на них происходит исключительно рефлекторно, а соответственно, опасность для жизненно важных функций значительно меньше. Пути тока через человеческое тело иногда называют петлями. Наиболее опасными из них считаются: «рука-рука» (40% летальных исходов), “голова-ноги» и “голова-рука” (вместе около 20 %),”правая рука — ноги” (20%), «левая рука-ноги» (17%), на прочие смертельные случаи приходится приблизительно 3%.

В представленной ниже таблице указано процентное соотношение поражающего электрического тока, проходящего через сердце, при различных путях тока:

Немного о механизме повреждения тканей
Согласно Илишевой, после того как ток преодолевает сопротивление кожи, он пронизывает ткани и вызывает электролиз, который, в свою очередь, приводит к нарушению ионного баланса в клеточных образованиях. Быстрое омертвение тканей при электротравме вызывается как раз поляризацией мембран клетки во время электролиза. Происходит следующее:

При действии тока на нервные волокна отмечаются периневральный отек, некроз (омертвение) нейрональных структур, тромбоз окружающих сосудов. Аналогичные процессы возникают в мышечной ткани. Перед развитием некроза нервная ткань раздражается, а в мышцах возникает тонус и судорожные сокращения, которые в свою очередь приводят к механическим повреждениям (см. далее).

Кожа поражается в основном в местах входа и выхода заряда, термические явления могут вызвать ожоги и вкрапления инородных металлических частиц (см. ниже), а электрохимическое действие тока — изменения цвета кожных покровов (см. метки тока).

Виды поражений электрическим током

Некоторые авторы выделяют три вида электротравм, а именно местные, общие и смешанные. К местным причисляют ожоги, электрические знаки (метки), металлизацию кожи и механические повреждения. Общими называют такие поражения током, при которых выражена общая симптоматика, в виде поражения центральной нервной и сердечно-сосудистой системы. Смешанные имеют признаки как местной, так и общей.

Электроожоги
Среди местных проявлений более распространены т.н. электрические ожоги, которые делят на контактные и дуговые. Я пишу “т.н.”, в силу того, что ожог вызывается высокой температурой проводника или пламени электрической дуги, т.е. по факту он термический, но отягощен другими поражающими факторами электротравмы.

Контактные развиваются при непосредственном соприкосновении кожи с поверхностью проводника, где за счет высокой плотности тока и сопротивления кожи локально повышается температура. Для них характерна сравнительно небольшая площадь поражения (как правило, 1% кожи и менее) с различной глубиной поражения и тяжестью состояния.

Контактные электроожоги

Дуговые, зачастую тяжелее, нередко сопровождаются обширными 50 % и более, и глубокими (до 4 степени) поражениями. Это связано с более высокой температурой, а также, зачастую, с более высокой площадью поражения. Дуговые ожоги чаще вызывают ожоговый шок и ожоговую болезнь. В случаях с электротравмой от гаджетов и бытовых приборов — дуговые ожоги — штука не столь брутальная, так как дуга, зачастую, небольшая, а соответственно, и площадь поражения меньше.

Метки тока
Метки (они же знаки) представляют собой серые или желтоватые пятна овальной формы с небольшим углублением в центре. Знаки могут появиться сразу или со временем, описаны случаи, когда они бесследно исчезали. Этот признак часто встречается при тяжелой общей симптоматике в местах входа и выхода заряда. Не требует специальной помощи, но может быть использован как ценный диагностический признак.

Метки тока на ладони

Метки тока после удара молнией

Металлизация
Металлизация представляет собой внутридермальное (находящееся в толще кожи) проникновение небольших частиц металла, которые расплавились под действием электродуги. Металл нагретый дугой, повреждая верхние слои кожи, быстро остывает, передавая тепло очень теплоемкой коже и застывает в термокоагулированной ожоговой поверхности (в струпе).

При незначительных, неглубоких (до росткового слоя кожи) поражениях кожи металлизация может исчезнуть бесследно, равно как и связанные с ней болевые ощущения, но чаще эти поражения более глубокие и оставляют рубцы.

Поражения глаз
Особенно опасна металлизация роговицы глаза. Такое поражение приводит к временной, нуждающейся в длительном лечении, а иногда и неизлечимой слепоте. Из местных офтальмологических проявлений можно также выделить помутнение хрусталика (катаракту), которая иногда возникает при прохождении разряда через голову.

Парная звездчатая катаракта после электротравмы

Переломы и другие механические повреждения
Что интересно, электротравма может приводить к тяжелым механическим повреждениям, например, вывихам, разрывам связок, переломам, а также вызывать кровотечения из поврежденных сосудов. Основной причиной таких повреждений считаются судороги, развившиеся в результате раздражающего воздействия тока.

Так, у малазийского школьника, о котором мы писали, возникло кровотечение в местах контакта кожи с наушниками.

Кровотечение из уха, после электротравмы через наушники

В 2017-м году в Первоуральске был зафиксирован случай переломов костей предплечья у ребенка в результате полученной электротравмы. К механическим повреждениям вследствие поражения током не принято относить травмы, полученные опосредованно, например, при падении после получения удара током.

Общие проявления
Общее действие тока приводит к нарушению работы жизненно важных органов и систем, ток способен поражать все органы и ткани человека. В зависимости от факторов, описанных выше, эффект может быть совершенно разным по тяжести и выраженности клиники.

Выделяют 4 степени тяжести поражения током:

Гаджеты и электротравмы

Повсеместное распространение гаджетов привело к ощутимому росту количества электротравм, полученных в быту. Совершенно естесвенно, что все они вызваны гаджетами, заряжающимися от сети, и, зачастую, в ситуациях, когда пользователь беспечно пренебрегает правилами электробезопасности. Между подобными случаями есть много общего. Проводя небольшой контент анализ по случаям за последние 8 лет, я обратил внимание, что большинство происходят в развивающихся странах с жарким влажным климатом (Китай, Индия, Малайзия, Бразилия).

В подавляющем большинстве случаев причиной поражения становится гаджет, заряжающийся от низкокачественного зарядного с проблемной гальванической развязкой. В этих странах распространено каркасное домостроение с металлическими опорными конструкциями, к которым при помощи токопроводящих элементов крепятся напольные покрытия. Всего я насчитал 42 случая с такого рода электротравмами. К регионам с жарким климатом, сравнительно низким уровнем жизни и дешевыми каркасными домами относилось 36.

Ниже приведу лишь наиболее известные и громкие инциденты, не скрою, что, делая эту выборку, я старался привести примеры близкие к случаю в Малайзии (наушники+смартфон+зарядка), дабы продемонстрировать не единичность и стопроцентную летальность:

Еще раз подчеркну, все известные мне случаи с электротравмой через наушники — летальные, что подтверждает опасность петель “голова-конечности”.

Видео не рекомендуется для просмотра детям и впечатлительным

Так или иначе, все подобные случаи укладываются в существующие представления об электротравмах и подтверждают многое из написанного выше. При подробном анализе, кажущаяся парадоксальность превращается во вполне обыденную историю для ожоговых центров, реанимационных отделений и патологоанатомических бюро.

Я искренне надеюсь, что представленный ликбез был полезен. Будем признательны если вы поделитесь своим мнением в комментариях. Возможно, вам доводилось пережить электротравму или её последствия, или вы регулярно сталкиваетесь с этим на работе, расскажите другим о своём опыте. Возможно выйдет ещё один пост касающийся первой помощи — напишите если это для вас актуально.

Рекламная нагрузка
Мы продаём электронику, разную, много. Если соблюдать правила эксплуатации, электроника которую мы продаём не приводит к поражению электрическим током. Более того, нам не известно ни одного случая, когда бы наши покупатели получили электротравму от приобретенных у нас товаров.

Источник

Воздействие электрического тока на организм человека

Первые упоминания об электричестве, относятся к IV веку до нашей эры в трудах греческого философа Аристотеля, а в V веке д. н. э., ученый Фалес Милетский упоминал об этом явление в своих трудах. В дальнейшем, вплоть до 17 века в истории человечества не зафиксированы упоминания об электричестве. В конце 18-го века впервые упоминается о влиянии электрического тока на человеческий организм, но в то время ученые еще мало знали о том какую опасность представляет ток для человека.

Основные понятия

Электрический удар – возбуждение живых тканей организма протекающим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц.

Формула 1 – Расчет силы тока.

Как мы знаем, по степени электропроводимости все вещества делятся на 3 вида (Рисунок 1)

Рисунок 1 – Типы веществ по электропроводности

Человеческое тело довольно хорошо проводит электрический ток, а ток проходя через наш организм при превышении определенно его значения способен вызывать различные неприятные последствия, вплоть до летального исхода. Величина тока проходящего через тело попавшего под напряжение, зависит в первую очередь от величин напряжения и сопротивления организма. Сопротивление организма складывается из внутреннего – внутренние ткани, сосуды, и внешнего – кожа.

Внутреннее сопротивление у всех людей относительно мало, и составляет примерно 1000 Ом. Причем если кровь, мышечная ткань, костный и головной мозг имеют удельное сопротивление всего лишь 0,5–1 Ом/м, то сопротивление жира, костей, сухожилий и хрящей достигает 3-20 кОм/м. Сопротивление же чистой сухой кожи может достигать 100 кОм, как раз оно и определяет общее сопротивление тела человека.

Сопротивление человека зависит от многих факторов:

В среднем, общее сопротивление средне-статического человека составляет 50 кОм, оно у всех людей разное, может меняться со временем, в течение жизни, и даже в течении суток и зависит не только от физического состояния кожи, но и от психоэмоционального состояния человека. Прикоснувшись к неизолированному проводнику электрического тока, человек сам становиться «элементом» электрической цепи, и ток протекая через организм оказывает на него специфическое действие.

Характер и последствия воздействия на человека

Характер и последствия опасного и вредного воздействия на человека электрического тока зависит от многих факторов:

Величина и тип протекающего тока является главным фактором от которого зависит исход его воздействия на организм человека (или животного).

По степени воздействия на человека от величины ток делится на три пороговых значения:

В таблице 1 приведены различные реакции организма человека на электрический ток в зависимости от его силы и типа.

Таблица 1 – воздействие электрического тока на человека в зависимости от пороговые значения и типа (постоянного и переменного)

Переменный ток 50 Гц

Ощущение тока распространяется и на запястье руки, слегка сводит руку

Начало ощущения. Впечатление нагрева кожи под электродом

Болевые ощущения усиливаются во всей кисти руки, сопровождаются судорогами. Руки, как правило, можно оторвать от электродов

Усиление ощущения нагрева

Сильные боли и судороги во всей руке, включая предплечье. Руки трудно оторвать от электродов

Усиление ощущения нагрева

Едва переносимые боли во всей руке. Руки невозможно оторвать от электродов.

Еще большее усиление ощущения нагрева кожи.

Руки парализуются мгновенно, оторваться от электродов невозможно. Сильные боли, дыхание затруднено

Ощущение сильного нагрева, боли и судороги в руках. При отрыве рук от электродов возникают едва переносимые боли в результате судорожного сокращения мышц

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 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

Дыхание парализуется через несколько секунд, нарушается работа сердца. При длительном протекании тока может наступить фибрилляция сердца

Паралич дыхания при длительном протекании тока

То же действие за меньшее время

Как видно из таблицы 1, переменный ток более опасен чем постоянный. Тем не менее, даже небольшой, ниже порога ощущения постоянный ток, дает сильные удары способные вызвать судороги мышц. А при значении напряжения выше 500 В уже опаснее постоянный ток так как он обладает большой «липучестью» и от него практически невозможно самостоятельно освободиться.

Типы поражения электрическим током

В зависимости от того, какой наступает исход от электроудара, выделяют 5 типов:

Также, большое значение имеет и путь, по которому проходит ток через организм т.е. какими частями тела человек касается токопроводящей части. Чаще всего люди «включаются» в электрическую цепь таким образом, что ток проходит по петлям: «рука-ноги», «рука-рука», «нога-нога», «рука-голова», «ноги-голова».

Наибо̀лее опасны петли прохождения, при которых ток проходит через самые важные жизненные органы: сердце, головной мозг, спинной мозг которые к тому же имеют наименьшее электрическое сопротивление в организме и соответственно пропускают через себя бо̀льшее значение силы тока. Отсюда напрашиваются очевидные выводы что наиболее опасные петли «рука-рака» и пути проходящие через голову, а путь «нога-нога» наименее опасный, но тем не менее это не так, так как при этом возникает шаговое напряжение, ноги парализуются – человек оказывается в лежачем состояние и поражение током наносится всему организму.

Есть два варианта подключения организма к электрической цепи:

Где, а – сеть с изолированной нейтралью; б – сеть с глухозаземленной нейтралью.

Двухфазное подключение самое опасное, так как в этом варианте ток зависит только от напряжения и сопротивления человека (формула 1) и будет иметь максимальное значение чем при однофазном подключение (см. рис 3).

Формула 2 – Сила тока, проходящего через человека при однофазном подключение с изолированной нейтралью.

При расчетах принимается наименьшее сопротивление (при сильном опьянении, с мокрой или поврежденной кожей);

С учетом что сопротивления пола-обуви-изоляции имеют на порядки большие значения чем сопротивление человека – то и протекающий при таком варианте ток через человека гораздо слабее и менее опасный чем при 2х фазном подключении.

В аварийном режиме (см. рисунок 3б) когда одна из фаз коротит на корпус или уходит в землю, или происходит касание в месте с поврежденной изоляцией – человек может оказаться под полным линейным напряжением, ток проходящий через организм в таком случае рассчитывается по формуле 3:

Формула 3 – Сила тока, проходящего через человека при однофазном подключение в аварийном режиме.

Величина тока при однофазном подключении человека к сети с заземленной нейтралью рассчитывается по формуле 4.

Формула 4 – Сила тока, проходящего через человека при однофазном подключение с заземленной нейтралью.

Виды воздействия электрического тока на организм человека

По типу воздействия на человеческий организм электричества выделяют следующие виды:

Основные виды поражения в результате воздействия электрического тока

Электрические ожоги — самая распространенная электротравма, возникает в результате локального воздействия тока на ткани. Ожоги бывают двух видов — контактный и дуговой. Контактный ожог является следствием преобразования электрической энергии в тепловую и возникает в основном в электроустановках напряжением до 1 000 В. Дуговой ожог обусловлен воздействием электрической дуги, создающей высокую температуру. Дуговой ожог возникает при работе в электроустановках различных напряжений, часто является следствием случайных коротких замыканий в установках выше 1000 В и до 10 кВ или ошибочных операций персонала. Поражение возникает от перемены электрической дуги или загоревшейся от нее одежды.

Электрические знаки – пятна серого или бледно-желтого цвета, образующиеся на коже. Происходит как бы омертвление верхнего слоя пораженного участка кожи и ее затвердевание наподобие мозоли. Обычно электрические знаки безболезненны и при лечении бесследно исчезают. Знаки после поражения током появляются приблизительно у 11-20 % пострадавших.

Металлизация кожи – проникновение в нее мельчайших частиц металла при его расплавлении и разбрызгивании в случае образования электрической дуги. Металл может проникнуть в кожу также вследствие электролиза в местах соприкосновения человека с токоведущими частями. Возникает приблизительно у каждого десятого пострадавшего. С течением времени пораженный участок кожи регенерирует и приобретает нормальный вид и эластичность. Однако, при поражении глаз, лечение бывает безрезультатным и в результате травмы наступает слепота.

Электроофтальмия – воспаление наружных оболочек глаз в результате воздействия ультрафиолетового излучения электрической дуги. Характерные проявления болезни: слезотечение, частичное ослепление и светобоязнь; боль в глазах продолжается обычно несколько дней.

Механические повреждения проявляются под действием тока непроизвольным судорожным сокращением мышц. Это может привести к разрыву кожи, кровеносных сосудов и нервных тканей. Такие травмы возникают при контакте с напряжением ниже 380 В, когда человек не теряет сознания и пытается самостоятельно освободиться от источника тока.

Основные причины поражения электрическим током

Самые частые причины по которым люди оказываются под действием электротока следующие:

Предугадать электротравмы трудно, так как электричество невидимо, не имеет запаха. И хотя электротравматизм на производстве случается гораздо реже других видов травм – но находиться на первом месте по тяжести и по количеству смертельных исходов от них. К сожалению немалая часть несчастных случаев происходит из-за несоблюдения правил безопасности при работе с электроустановками, а также недостаточной квалификации работников.

Очень важно в организациях проводить периодические инструктажи и объяснять работникам об опасности электрического тока, рассказывать о безопасных способах работы с электроустановками, обучать оказанию первой помощи пострадавшим.

Источник

• ← что относится к поражающим факторам биологических аварий
• что относится к поражающим факторам радиационных аварий →