Можна з повною підставою висловити таку думку: вбити людину електричним струмом важко, але загинути від струму іноді дуже нескладно. Це висловлювання спирається на факти: підчас легка і миті смерть від невеликого напруги, що не перевищує напруги освітлювальної мережі, і поряд з цим тривала і болісна смерть при страти на електричному стільці, коли вбивають напругою 1200-2000 В.
У чому ж справа? Відомо, що механізми дії електричного струму на такі відносно прості матеріали, як метали, розчини і кристали, досить різні. Тому не викликає ніякого подиву, якщо на питання, чи небезпечний для провідника електричний струм 10 А, не послідує однозначної відповіді. Спеціаліст-електрик скаже: "Дня того щоб відповісти на це питання, мені необхідно знати, з якого матеріалу виконаний провідник, яке його перетин, які умови прокладки. Тільки отримавши потрібні мені роз'яснення, я буду в змозі досить точно визначити, чи зможе даний провідник пропустити без руйнування той чи інший струм ".
Те ж саме можна сказати і щодо провідника, який володіє іонної провідністю. І тут для відповіді на поставлене запитання треба знати хімічний склад електроліту, розміри електродів, значення напруги.
Але якщо сказане справедливо для металу і для рідини, то воно ще більшою мірою справедливо для людини. Про ступінь небезпеки, що загрожує складного із найскладніших об'єктів природи - людині, раніше судили в кращому випадку за двома параметрами: значенню напруги і значенням струму, вважаючи, що із збільшенням їх небезпека зростає в прямій залежності.
Подібне твердження висловлювалося доти, поки електрики та фізики були роз'єднані з патофізіології, біологами, медиками. На початку книги вже відзначався цілком виправданий інтерес, який викликають зараз біологія, біофізика та біохімія у фахівців найрізноманітніших технічних напрямків. Зараз суміжні науки, що знаходяться на стику техніки та природознавства, швидко розвиваються, взаємно збагачуючи і техніку і біологію.
Продовжимо розпочату аналогію. Руйнування звичайного мідного провідника може бути викликано:
- перегоранням при великій щільності струму;
- розривом внаслідок електродинамічних зусиль, що виникають при протіканні струму;
- окисленням - руйнуванням контактів і т.д.
Смертельний результат для людини, викликаний ураженням електричним струмом, також може бути викликаний низкою причин. Поки обмежимося загальноприйнятими:
- фибрилляцией, що виникає при безпосередньому протіканні струму достатнього значення через серцевий м'яз;
- зупинкою дихання;
- шоком.
Кожна з цих причин обумовлена значенням струму, значенням напруги, часом існування електричного кола через тіло людини і т. Д.
Отже, перше і основне положення, що випливає з самого загального розгляду: однозначно назвати значення безпечного для людини струму або напруги не можна. Це загальне положення підтверджується і іншими даними, які дає аналіз нещасних випадків. У книзі В. Е. Манойлова "Основи електробезпеки" (Л., 1976) докладно описаний унікальний випадок, коли людина опинилася в ланцюзі з напругою в кілька тисяч вольт, а через його тіло пройшов струм 7-8 А.
І ця людина залишилася жити. Дані про вражаючий напрузі і струмі були отримані по стрічці аварійного осцилографа, автоматично включається при однополюсних порушеннях ізоляції в електричному ланцюзі 6,0 кВ. Людина тримався рукою за шину 6,0 кВ, стоячи на корпусі масляного вимикача, коли на цю шину було помилково подано напругу. Поразка струмом призвело до тяжких опіків рук. Надалі ця людина повернувся до обмеженої трудової діяльності.
Відомі випадки, коли люди, за професією пов'язані з електрикою, виявлялися в ланцюзі ще більшої напруги, отримували опіки тіла тій чи іншій мірі, але згодом вони повністю поверталися до трудової професійної діяльності. Таким чином, на питання про те, який струм небезпечний, немає однозначної відповіді.
Зіставляючи результати досліджень електротравм у тварин з результатами аналізу нещасних випадків з людьми, можна прийти до висновку, що людина в електричної ланцюга являє собою особливий вид "провідника", що відрізняється за своїми властивостями, свою реакцію на електричний струм не тільки від будь-якого органічного та неорганічного елемента електричного кола, а й від будь-якого виду тварин. У тварин немає такої різниці в реакції на велике і мале напруга, як у людини. Тому експериментальні дані, отримані при дослідженні електротравми на тварин, піддаються перенесенню на людину лише з великою обережністю.
Отже, аналіз смертельних уражень при малих напругах і "сприятливих" фіналів при великій напрузі логічно приводить до висновку про різноманіття реакції людини на електричний струм, про особливу чутливості людей в деяких випадках до малих струмів. Все це підкреслює необхідність подальшого вивчення того, що ж в першу чергу вражається електричним струмом: серцево-судинна система в цілому, або серцевий м'яз, або система дихання. Визначення первинної системи, з поразки якої починається розвиток важкої реакції людини на електричний струм, має не тільки пізнавальне медико-біологічне значення. Знаючи, з чого починає розвиватися (або, скажімо, з чого найчастіше починається) поразка - з системи кровообігу, з системи дихання чи за будь-якої іншої системи, боротьбу за збереження здоров'я і навіть життя потерпілого можна зробити більш цілеспрямованою. Пояснимо це прикладом.
Порушення серцевої діяльності людини, керуючого виробничим агрегатом і ураженого електричним струмом, може мати тяжкі наслідки не тільки для самого потерпілого. Тому-то цінний автоматичний переклад (хоча б тимчасовий) управління на автомат або на іншого оператора. Такий переклад може локалізувати розвиток можливої катастрофи, а автоматичне введення в дію засобів реанімації (наприклад, електричної стимуляції серця) може врятувати постраждалого.
У початковій стадії вивчення виробничих електротравм склалося уявлення, що в першу чергу вражається система дихання. Розтину постраждалих від електричного струму показували, що смерть наступала від асфіксії (задухи). Цю точку зору відстоювали Еллинек, Дарсонваль та інші, безпосередньо котрі досліджували ураження людини струмом на всіх стадіях. Однак така думка була сильно розхитані даними, отриманими при експериментальному вивченні електротравм на собаках, у яких переважав смертельний результат від порушення роботи серця. Щоб викликати смерть собаки при ураженні електричним струмом від зупинки дихання, треба було електроди або, у всякому разі, один з них прикладати до вуха. До цього ще треба додати, що в окремих випадках (підкреслимо, окремі) причиною смерті, виявленої при розтині тіла людини, постраждалого від електричного струму, було безпосереднє порушення серцевої діяльності.
На 7-му Міжнародному конгресі з промислового травматизму, що відбувся в 1935 р, крупний патофізіолог Стас запропонував ділити уражених електричним струмом на синіх (з первинною зупинкою дихання) і білих (з первинною зупинкою серця). Деякі дослідники вважали, що можливе одночасне дію двох механізмів смерті: зупинки серця і зупинки дихання.
На наступному етапі за кордоном і у нас стали широко проводитися різноманітні експериментальні дослідження електротравм на тварин. Як правило, результати показували ймовірність загибелі за механізмом "зупинка серця" внаслідок почалася фібриляції. Але потім позиція "фібрілляціоністов" похитнулася даними всебічного, більш ретельного аналізу нещасних випадків з людьми і сумнівами в можливості беззастережного поширення даних, отриманих при дослідженні травм у тварин, на людину. Особливо важливу роль в обгрунтуванні смерті за механізмом дихання зіграли роботи І. К. Міщенко (Академія наук Киргизької РСР). Він показав, що для початку фібриляції серцевого м'яза чоловіки потрібен загальний струм в електричному ланцюзі, рівний 250 мА, відповідно для жінки - 220 мА. Ці дані не суперечать даним, які наводяться німецькими вченими Кеппен і Панси. Згідно одностайну думку деяких дослідників, від 70 до 80% смертельних уражень відбувається в мережах напругою 220 В. Але якщо грунтуватися на даних І. К. Міщенко, то в таких мережах смертельні ураження за механізмом "серцева фібриляція" взагалі неможливі. Якщо допустити, що в момент ураження все опір ланцюга зводиться тільки до електричного опору тіла людини і більше ніяких опорів (одягу, взуття тощо. Д.) Немає, то і тоді при напрузі 220 В отримати струм в ланцюзі через тіло потерпілого, рівний 200 мА, немислимо. Ток навіть в цих, найбільш жорстких умовах, не перевищуватиме десятків міліампер. Докази вагомі, але і вони не поклали кінця спору. Дискусія про те, що уражається первинне - серце або дихання - триває. Нові дані про електронну провідності біополімерів висувають можливість ще одного механізму ураження людини - через центральну нервову систему.
Людина - саморегулююча система
Результати досліджень електропровідності складних полімерів і біополімерів дають нові пояснення спору: дихання чи серце. Незалежно від ступеня розвитку тривалої суперечки необхідно відзначити відому умовність його. Адже системи дихання і кровообігу в нормі (підкреслимо - в нормі!) Є єдиним функціональним блоком, замкнутою системою автоматичного регулювання. Досить послатися на те, що серце отримує стимулюючі імпульси безпосередньо через дихальний центр нервової системи, а останній, як і вся система дихання в цілому, може працювати, виконуючи свою складну функцію, лише при наявності кровопостачання на всьому тракті переміщення кисню.
Людина опиняється в електричної ланцюга. Відбувається локальне або, можливо, загальне поглинання електричної енергії. Функції зазвичай чітко діючого блоку порушуються. Вихід з ладу хоча б одного елементу загального функціонального блоку порушує систему автоматичного регулювання найважливішою з життєзабезпечуючих систем - системи кровообігу. У якому б елементі загальної системи ні відбулося порушення, "замикання" відбувається на серце, порушується його життєво необхідна насосна функція. Припиненням серцебиття закінчується процес впливу вражаючих факторів, і людина гине.
Робота всіх складних систем, починаючи з електричною і кінчаючи біологічної, підпорядкована певному ритму - послідовності взаємопов'язаних явищ. Уявімо собі, що функції загальної системи саморегулювання, порушені в результаті ураження якого-небудь з її ланок, відновлюються "вводом" резервів або яким-небудь іншим способом. Вражений елемент виявляється заблокованим, і загальне автоматичне саморегулювання відновлює функціонування системи. Але можливий і інший результат, коли всередині системи немає резерву саморегулювання. В цьому випадку система не відновлюється, і саморегулювання припиняється. Настає смерть.
Виникає питання, чи можна відновити саморегулюючу систему шляхом зовнішніх впливів на неї? Іноді можна, іноді ні. Це залежить від безлічі обставин. Будь-яка травма, в тому числі і електротравма, викликає порушення ритму біологічних процесів, які строго взаємопов'язані перетворенням енергії (кажучи в загальному) і в часі. В умовах нормальної життєдіяльності деякі з фізіологічних явищ (процесів) синхронні, деякі синфазних, деякі перебувають у проти-вофазе або ж протікають з певною послідовністю фаз. При цьому органи і тканини в процесі життєдіяльності в певних умовах взаіморегуліруеми.
Саморегуляція полягає в тому, що всі тимчасові, частотні і амплітудні кількісні співвідношення перетворення енергії мають бути дотримані. За оптимальних для нормальної життєдіяльності співвідношеннях робота серця є ідеальним прикладом ритмічної роботи: строго сфазіровать передсердя скорочуються раніше шлуночків. Якби цього зсуву по фазі не було, то верхня половина серця не змогла б перекачувати кров в нижню половину, а остання не змогла б просувати її по судинах. Тимчасові зрушення в роботі шлуночків і передсердь показані в п'ятому розділі, при описі електрокардіограми.
Повернувшись ще раз до кривої електричної активності серця, відзначимо, що зміна временних-, частотних і амплітудних параметрів кривої електрокардіограми свідчить про ті чи інші, найчастіше серйозних порушеннях життєдіяльності людини. Припустимо, що порушується ритм роботи частин серця: передсердя і шлуночки починають скорочуватися одночасно. Настає тяжке порушення динаміки кровообігу, іменоване закупоркою передсердь; летальний результат неминучий. Але можливе й інше порушення ритму. Воно може бути знято зовнішнім впливом, зокрема дефібрилятором, про який вже говорилося у другому розділі. Джерелом порушення серцевого ритму можуть бути ті чи інші "зриви" у системі дихання або в судинах. Не будемо більш зупинятися на інших формах порушення системи автоматичного регулювання серцевої діяльності, підкреслимо лише одне: серце і вся система кровопостачання повинні працювати як єдине ціле і обов'язково в тій послідовності і з тими ж фазовими, тимчасовими, частотними і амплітудними характеристиками, які забезпечують чіткість автоматичного регулювання життєдіяльності людини. В іншому випадку серце - одне з визначальних ланок цієї автоматичної системи - виходить із ладу.
До цих пір розглядалися виконавчі ланки системи автоматичного регулювання життєдіяльності людини. Їх діяльність нерозривно пов'язана з системою автоматичного управління та контролю, функції якої виконує нервова система. Поразки і порушення її можуть привести до порушення ритму систем кровообігу і дихання. Біологічна система управління по своїй складності поки ще не знає аналогів навіть у найскладніших математичних машинах. Електричний струм може пошкодити і її, а результат буде той же - зупинка серця.
Про роль нервової системи в результаті електротравми читач може дізнатися зі змісту наступного параграфа.
Ось це несподівано!
На кількох машинобудівних підприємствах був пророблений наступний експеримент. В електроцеху підприємств стали враховувати всі без винятку скарги: "б'є струмом", "вдарило струмом". Одночасно з усуненням в тій чи іншій мірі ушкоджень ізоляції спеціально обстежили умови, при яких виникав удар струмом зазвичай без будь-яких наслідків для людини. Отримані дані зіставили з даними статистики та аналізу електротравм, що призвели до смертельного результату. Виявилося наступне: при ударах струмом, не супроводжувалися будь-якої травмою, в 70% випадків електрична ланцюг виникала від долоні до ніг або між долонями. Подібна освіта електричного кола з'ясовно і природно при виконанні людиною тієї чи іншої роботи. В смертельних же випадках електрична ланцюг виникала, як правило, через інші ділянки (місця торкання) тіла. В 8% смертельних випадків, що сталися в мережах до 220 В на виробництві та в побуті, вона виникала через тильну частину руки. Складалося враження, що маються особливо вразливі до струму ділянки тіла. Так і виявилося.
Ще наприкінці 30-х років Н. Б.Познанская, займаючись вивченням електропровідності тіла людини, виявила чітко виражені ділянки тіла з незвичайною (великий) провідністю. Спостереження, проведені Н. Б. Познанської, знайшли підтвердження в результатах розслідувань нещасних випадків, при яких з'ясувалося значення "шляхів струму" по тілу, і в результатах досліджень, проведених автором даної книги- Є підстави вважати, що на тілі є чутливі саме до струму або до електричного поля ділянки - перетворювачі первинної інформації, що сигналізують про наявність природного електричного фону, властивого земній атмосфері. Такими вразливими до струму ділянками тіла людини є, крім згаданої тильній частині кисті, шия, скроню, спина, плече. Назвемо ці перетворювачі електрорецептори. Прив їдемо приклади, що показують величезний вплив нервової системи на результат поразки електричним струмом.
На одному споруджуваному підприємстві проводились зварювальні роботи по з'єднанню сталевої арматури. У одного з зварювальних апаратів ушкодилася ізоляція, і напруга мережі 220 В виявилося в мережі зварювального напруги. Удар електричним струмом відчули троє робітників. Один з них, сказавши: "Хлопці, треба повідомити майстра", вирушив через всю територію будівництва в приміщення, де знаходився майстер. Піднявшись на другий поверх в конторку майстра, він повідомив про подію, сів на стілець і помер. Розтин показав, що постраждалий загинув від асфіксії (задухи). Ніяких безпосередніх уражень серцевого м'яза і судинної системи не було виявлено. Як кажуть, обставини події і результати розтину не виключали смерть від електричного струму, тим більше що на тілі потерпілого була характерна електрометкі (своєрідний мікроожог). З моменту удару струму до загибелі робітника пройшло не менше 25-30 хв.
Другий приклад. Відбувалася здача підйомного крана. В кабіну крана піднявся майстер, вважаючи, що напруги немає. Лівою рукою він торкнувся затискачів монтируемого щита, на яких, як виявилося, була напруга. Зробивши різке зауваження монтерові, що знаходився в кабіні крана, за те, що він подав напругу 220 В, не поставивши до відома електроцех, майстер спустився з крана на землю. Чомусь задкуючи, пройшов кілька метрів і впав. Врятувати його не вдалося. Результати розтину виявилися такими ж, що і в попередньому прикладі; електрометкі була дуже чітко виражена. З моменту ураження до загибелі пройшло 10-15 хв.
Наступний приклад. Робочий потрапив під напругу мережі 380/220 В. Мабуть, безпосередньо він був вражений напругою 150-180 В, бо електрична ланцюг виникла між кистю руки і ногами, а на ногах була шкіряна, хоча і волога взуття. Поразка супроводжувалося втратою свідомості. Що знаходилися поруч люди відразу ж почали чинити потерпілому кваліфіковану долікарську допомогу, правильно виробляючи штучне дихання. Постраждалий швидко отямився, скаржився тільки на слабкість і важкість у голові. На руці у нього був обпалений палець. На ношах потерпілий був доставлений в медпункт, де йому надав допомогу лікар, зокрема було внутрішньом'язово введено судинорозширювальну ліки. Через дві години, за словами потерпілого, він, крім слабкості, нічого не відчував. Лікар, виписавши йому документ про звільнення від роботи, направив його додому, порекомендувавши викликати лікаря при будь-яких ознаках нездужання. Постраждалий почав одягатися і в цей момент помер. Діагноз розтину - серцева недостатність.
І, нарешті, останній приклад. Черговий технік, здаючи чергування, показував змінникові, що знаходиться під напругою, а що - ні. Говорячи: "Ось ця шина під напругою 10 кВ", він машинально взявся за неї правою рукою. Від виниклої дуги технік отримав серйозні опіки, через які довелося ампутувати йому обидві ноги і праву руку. Після півторамісячного перебування в клініці постраждалий почав одужувати. Кукси руки і ніг знаходилися в стадії повного загоєння. Лікуючі лікарі вже не побоювалися за життя постраждалого, і його смерть напередодні виписки виявилася для них повною несподіванкою. При вельми кваліфікованому розтині була встановлена безпосередня причина смерті - серцева недостатність.
У світлі сучасних уявлень про дію струму можна вважати, що у всіх описаних випадках однією з основних причин смерті було порушення мозкового кровообігу. Але через те, що розтину вироблялися із запізненням (в середньому через добу після смерті), стверджувати з переконливістю, що причиною смерті було саме порушення мозкового кровообігу, не представляється можливим. Практичний висновок: при будь електротравми, особливо що супроводжується порушенням кровообігу, крім допомоги, що надається хірургом, лікуючим травму, необхідна і консультація лікаря-невропатолога.
Увага, увага і ще раз увага!
Крупний суднобудівельний завод. Величезний портальний кран з великим підкранових простором. На крані плакат. Очі людини намальовані на ньому так, що на якій би частині території, по якій пересувається кран, ви не знаходилися, очі невідступно стежать за вами. Напис: "Увага!". Цікаво відзначити, що на цьому підприємстві число нещасних випадків менше, ніж на інших підприємствах того ж профілю. Так, увагу при обслуговуванні машин і агрегатів або просто під час перебування поблизу них має велике значення для якостей енной, безаварійної експлуатації машин. Але в електротехніці увагу-зібране стан людини - створює особливу захисну реакцію.
В 20-х роках цього століття Еллинек, до цього часу вже брав участь у розслідуванні сотень електротравм, показав, що відмінності між центральними нервовими системами людини і тварин не дозволяють точно моделювати електротравму людини на тварину. Еллинек, мабуть, першим найбільш близько підійшов до розуміння причин, що ускладнюють узгодження даних, одержуваних при експериментах на тваринах, з даними, одержуваними при ретельному інструментальному аналізі електротравм у людей. Тоді-то, а це був 1927, йому вдалося вперше виявити значення фактора уваги в тяжкості результату ураження людини електричним струмом.
Еллинек писав: "Головна особливість електротравми в тому, що напруга нашої уваги, наша тверда воля в стані послабити дію електричного струму, а іноді абсолютно його знищити ... Нищівну силу падаючої балки або вибуху не можна послабити мужністю і героїчної витримкою, але це цілком можливо по відношенню до дії електричного удару, якщо він настає в період напруженої уваги ... Дійсно, той, хто чув постріл, не бачачи стріляючого, може загинути від раптово наступив шоку; той же, хто дивиться на стріляючого або сам стріляє, шоку не схильний ".
Йдеться про ту необхідної зібраності людини, що з'являється у нього в очікуванні якої-небудь події або під час роботи, що вимагає уваги. "Фактор уваги, - писав далі Еллинек, - відіграє надзвичайно велику, може бути, вирішальну роль ... З тим, хто знаходиться в стані зосередженої уваги, звичайно нічого не трапляється. .. Він протиставляє свою увагу, як щит, страшному моменту, який може статися ". Подібну думку знайшло відображення навіть у народних прислів'ях різних країн. Англійці кажуть: "Людина, розум якого підготовлено, коштує двох". Чи це ж, але іншими словами: "Заздалегідь попереджений - заздалегідь озброєний". Аналогічне вираз зустрічається і у французів: "Попереджений людина стоїть двох".
Подібне твердження правомірно в основному при ураженні електричним струмом напругою 220-380 В. При великій напрузі важкий результат частіше за все настає від опіку дугою. Тут вже є підстави вважати, що небезпека опіку росте практично лінійно в залежності від значення напруги.
Еллинек не обмежився висновками, отриманими на основі результатів розслідувань нещасних випадків. Він провів експеримент, що доводить наявність фактора уваги і у тварин. На кішці закріплювали електроди з проводами, що йшли до джерела напруги; потім тварину протягом тривалого часу (до доби) звикало до проводів, після чого раптово подавали напругу 120-220 В. Тварина гинуло миттєво. Потім умови досвіду міняли. Тварина закріплювали спиною до столу, як зазвичай роблять при дослідженні експериментальної травми, або ж під-, вешівалі на спеціальних стрічках-ременях за тулуб, як в дослідах німецького вченого Осіпкі, і негайно ж подавали напругу. Тварина, насторожене приготуваннями до досвіду, в момент подачі того ж напруги, яка в колишніх дослідах викликало смерть, тепер не гинуло. Для того щоб убити тварину в такому лабораторному "верстаті", вимагалося або тримати його під напругою до 20-30 хв, або підвищувати напругу до декількох кіловольт. Варіанти подібних дослідів були проведені і на інших тварин з таким же результатом. Однак слід зазначити, що роль фактора уваги поки що не знаходить достатнього відображення в захисних заходах з електробезпеки. Але є впевненість в тому, що нові погляди на електробезпека живої тканини, подальше вивчення природи електричної активності організму людини дозволять розкрити біофізику механізму ураження людини, що буде враховано в розробці заходів по захисту від дії електричного струму.
У той же час є підстави висловити гіпотезу вже зараз. Фактор уваги, безсумнівно, посилює кровообіг центральної нервової системи, збільшує споживання кисню, що, в свою чергу, призводить до збільшення числа зарядоносітелямі (електронів) в процесах біохімічних реакцій обміну речовин. Збільшений або своєрідно посилений потік зарядоносітелямі складніше порушити імпульсом невеликого струму, який мається при ураженні малим напругою. Розладнати біосистему автоматичного регулювання при посиленому кровопостачанні нервової системи, звичайно, важче. У цьому, мабуть, і лежить ключ до розуміння розвитку процесу ураження, який закінчувався важким результатом через тривалий час після безпосереднього ураження струмом.