Поражение электротоком

УДК

ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ, СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Н. Д. Левкин, Т. Ю. Дементьева

(Тульский областной учебно-методический центр)

Вопросы электробезопасности привлекают внимание исследователей с 18-го века, а первые правила пользования электрическими устройствами в России были утверждены почти сто лет назад. Но актуальность проблемы электротравматизма до сих пор не снижается.

В связи с бурным ростом электроэнергетики и широким использованием электричества не только в промышленности, но и в сельском хозяйстве и быту, особенно на приусадебных и дачных участках, электротравматизм не только не снижается, но и имеет тенденцию к росту.

В ХХ веке на Земле в результате поражения электрическим током по разным подсчетам погибли от 3 до 7 миллионов человек. В настоящее время электротравматизм уносит ежегодно порядка 50 тысяч человеческих жизней. При этом, например, в США вероятность погибнуть от электротравмы в 50 раз ниже вероятности погибнуть в автокатастрофе, но эта вероятность во столько же раз выше вероятности получить лучевую болезнь от рентгенографии грудной клетки и в 3000 раз выше радиационного риска, обусловленного работой всех 100 ядерных реакторов, имеющихся в этой стране. Или такой пример. Каждому добытому миллиону тонн угля приносится в жертву одна-две человеческие жизни, а от электричества, полученного при сжигании этого миллиона тонн угля, погибает людей в несколько раз больше.

Кроме того, по данным статистических исследований на каждую смертельную электротравму приходится в среднем от 50 до 70 тысяч несмертельных электрических ударов [20].

Импульсом к введению нормирования электробезопасности послужили многочисленные публикации с описанием несчастных случаев, закончившихся смертельным исходом, появившиеся в журналах многих стран в шестидесятых годах 19-го века. В этих публикациях указывалось, что электрический ток может вызвать мгновенную и безболезненную смерть человека. По следам этих публикаций были проведены опыты на животных, результаты которых убедительно показали, что ток величиной 100 мА является для них смертельным. Этого оказалось достаточно для того, чтобы власти США в гуманных целях заменили повешение казнью на электрическом стуле (напряжение 1200 - 2000 В). Однако ко всеобщему удивлению оказалось, что в действительности электроказнь является не только мучительной и продолжительной, но и в ряде случаев настолько трудноосуществимой, что инструкция тюремных властей США разрешает дополнять электроказнь другими способами умерщвления приговоренного.

Вскоре после того, как учеными было высказано категорическое утверждение о смертельной опасности тока величиной 100 мА, в печати появились многочисленные доказательства несостоятельности такого утверждения по отношению к человеку. Но было поздно - магическое число 100 мА стало в буквальном смысле слова вечным и на протяжении ста лет корректировке подвергалось лишь название этого тока (смертельный, поражающий, недопустимый, пороговый, фибрилляционный).

Все исследователи единодушны в том, что исход электрического воздействия определяется в основном двумя взаимосвязанными комплексами параметров - параметрами источника электроэнергии и параметрами организма, сочетание которых обусловливает значение одного из важнейших факторов - величину тока, протекающего через организм. Кроме указанных факторов значительное влияние на исход электрического воздействия оказывают микроклиматические условия [2, 20, 23].

В соответствии с этим электробезопасность развивалась, в основном, по двум направлениям - техническому, главной задачей которого является обеспечение наиболее безопасных условий эксплуатации электроустановок, а также разработка специальных технических средств защиты от поражения электрическим током (как правило в производственных условиях), и биологическому. Техническое направление в данной работе не является предметом анализа. Поэтому мы, не умаляя значение этого элемента электробезопасности, будем обращаться к нему только в свете рассматриваемой задачи.

Биологические исследования в области электробезопасности ведутся широким фронтом, который состоит из большого числа направлений. Одним из них является исследование механизма поражения электрическим током. Этому вопросу посвящены труды многих отечественных и зарубежных исследователей. А.Н. Орлов [22] обобщая результаты этих исследований отмечает, что электрический ток оказывает на организм специфическое и неспецифическое действие.

Специфическое действие тока выражается в электрохимическом, тепловом и механическом эффектах. Кроме указанных физико-химических изменений, в живом организме под влиянием электрического тока происходят и биологические изменения.

Биологическое действие тока заключается в следующем. Электрический ток является в известной мере адекватным раздражителем для всех возбудимых тканей и органов. Поэтому при прохождении через тело человека он вызывает возбуждение скелетной и гладкой мускулатуры, железистых тканей, нервных рецепторов и проводников. Вследствие этого наблюдаются тонические судороги скелетных мышц, которые могут привести к остановке дыхания, отрывным переломам и вывихам конечностей, спазму голосовых связок. Воздействие на нервную систему и непосредственно на органы внутренней секреции приводит к выбросу в большом количестве катехоломинов, изменяет многие соматические и висцеральные функции организма.

Действие тока на сердечную мышцу может вызвать фибрилляцию желудочков сердца и смерть. Электрохимическое действие тока при прохождении через ткани проявляется в электролизе. Преодолев сопротивление кожного покрова, электрический ток пронизывает ткани, вызывая в клетках нарушение ионного равновесия и изменяя биологический потенциал.

Электролиз приводит к поляризации клеточных мембран, что существенно меняет функциональное состояние клеток. Помимо передвижения ионов, происходит и передвижение белковых молекул. В результате такого процесса, как указывает автор, кислота отнимает воду, и наступает коагуляция белков, а в участках щелочной реакции происходит набухание коллоидов, и возникает колликвационный некроз тканей.

Тепловое действие электрического тока проявляется ожогами кожного покрова, а также гибелью подлежащих тканей, вплоть до обугливания.

Тяжесть и исход поражения электрическим током зависят от внутренних и внешних факторов. К первым относятся утомление, алкогольное опьянение, истощение, хронические заболевания и другие отягощающие общее состояние организма причины.

В. Г. Ясногородский [36] считает, что результаты изучения действия физических факторов как компонентов внешней среды на принципах невризма, заложенных И. М. Сеченовым и И.П. Павловым, позволяют представить механизм действия энергетических факторов в наиболее общем виде следующим образом.

Прежде всего происходит поглощение энергии действующего фактора организмом как физическим телом. В этой фазе все процессы подчиняются физическим законам. Ими определяется глубина проникновения энергии действующего фактора в организм; вид тканей, в которых в наибольшей степени происходит поглощение энергии; первичные эффекты поглощения - образование тепла, свободных радикалов, ионизация, образование возбужденных молекул и т. д. Например, альфа-излучение полностью поглощается в эпидермисе на глубине нескольких десятков микрометров, производя на своем пути интенсивную ионизацию молекул воды. Сверхвысокочастотные электромагнитные колебания сантиметрового диапазона, проникая в ткани на глубину нескольких сантиметров, поглощаются главным образом молекулами воды, вызывая значительный нагрев тканей. Импульсные токи низкой частоты, вызывая в двигательных нервах на глубине 0,5 - 2 см изменения обычного соотношения ионов, обусловливают двигательное возбуждение и соответствующее ему сокращение мышц. Этими, а также другими первичными процессами в значительной степени определяется специфичность действия физического фактора на организм.

Вопросы поглощения энергии физических факторов живым организмом в отличие от этих же процессов в абиотических веществах изучены еще в недостаточной степени, что связано со сложной структурой тканей, изменчивостью и чрезвычайной сложностью биологических процессов [28, 31, 32, 36].

Наряду с первичным, чисто физическим, поглощением энергии действующего фактора в тканях развиваются еще более сложные и еще менее изученные процессы трансформации энергии физического фактора в биологический процесс. В одних случаях такая трансформация происходит путем непосредственного возбуждения рецепторов, нервов или иных возбудимых тканей, вызывая нередко специфические реакции, в других происходит образование тепла, изменение обычного для тканей соотношения ионов и рН среды, образование биологически активных соединений типа гистамина, серотонина, ацетилхолина и др.

Эти измененные по сравнению с нормой, состояния тканей оказывают возбуждающее действие на находящиеся в них рецепторы, создавая афферентную импульсацию, поступающую на различные уровни регуляции. Вместе с тем активные вещества, образующиеся в результате поглощения энергии физического фактора, оказывают возбуждающее действие не только на ткани и рецепторы в месте их образования, но, распространяясь гуморальным путем, влияют на эндокринные железы и вегетативные центры, в том числе центры ретикулярной формации, которые весьма чувствительны к таким воздействиям. В связи со сложной, много звеньевой, системой формирования реакции организма на раздражитель ее характер может определяться не только физическими свойствами действующего фактора, но и функциональным состоянием всего организма и его систем.