Дія електричного струму на людину має різносторонній характер. Електричний струм спричиняє термічну, електролітичну, біологічну та механічну дії.

Термічна дія проявляється у вигляді опіків тіла, нагріванні до високої температури органів, які знаходяться на шляху струму. При цьому виникають суттєві функціональні розлади.

Електролітична дія струму полягає в розшаруванні органічної рідини (крові, плазми), у зміні її фізико-хімічного складу.

Механічна дія струму – це розшарування, розриви тканин організму внаслідок електродинамічного ефекту і миттєвого вибухоподібного утворення пари від перегрітої струмом тканинної рідини та крові.

Біологічна дія струму полягає в подразненні та збудженні живих тканин організму, а також супроводжується порушенням внутрішніх біоелектричних процесів.

Ці дії електричного струму призводять до двох видів електротравм – місцевих та загальних.

Загальні електротравми (електричний удар) викликають збудження різних груп м’язів тіла людини. Це призводить до судом, зупинки дихання та зупинки серця. За несприятливих умов може статися клінічна смерть.

Місцеві електротравми – це опіки, металізація шкіри, електричні знаки, механічні пошкодження та електрофтальмія.

Електричні опіки – наслідок термічного ефекту, як результат проходження електричного струму через тіло людини, та зовнішньої дії на нього електричної дуги. Може бути кілька ступенів електричних опіків, тобто від незначного почервоніння до обвуглення шкіри.

Металізація шкіри зумовлюється проникненням в неї дрібних частинок металу під час його розплавлення внаслідок дії електричної дуги.

Електрофтальмія зумовлена запаленням зовнішніх слизових оболонок очей внаслідок дії потужного ультрафіолетового випромінювання електричної дуги.

Механічні ушкодження зумовлені збудженням та судомними скороченнями м’язів тіла. Це може викликати їх розриви або пошкодження шкіри, вивихи суглобів і навіть переломи кісток.

На наслідки ураження людини електричним струмом впливає ряд чинників. По-перше, це сила струму та час його проходження через тіло людини, рід струму (змінний або постійний), шлях струму через тіло людини, а відносно змінного струму – його частота.

Сила струму зумовлюється напругою, під якою опинився потерпілий, і загальним електричним опором, до якого слід віднести і опір тіла людини. Опір тіла людини вважається рівним 1 кОм. За умови великих напруг та великого часу протікання струму через тіло людини опір шкіри знижується, а це призводить до зростання сили струму та важких наслідків ураження струмом.

Суттєво впливає на опір тіла людини фізичний та емоційний стан людини. Його значення знижують незадовільний стан здоров’я, втома, голод, стан сп’яніння, емоційне збудження.

Особливості впливу струму на людину в залежності від сили та роду струму наведено в табл. 4.5.

Струм, значення якого не дозволяє потерпілому самостійно відірватись від стумоведучих частин, називається невідпускним. Допустимим є струм, при якому людина може самостійно звільнитись від електричної ланки. Аналізуючи табл. 4.5, можна дійти висновку, що змінний струм порівняно з постійним є небезпечнішим. Однак за напруги понад 500 В небезпечнішим є постійний струм.

Найнебезпечнішим є струм частотою 20–100 Гц, що відповідає струму промислової частоти. Найнебезпечнішими шляхами проходження струму через тіло людини є ті шляхи, які викликають ушкодження головного або спинного мозку, серця та легень.

На небезпеку ураження струмом впливають метеорологічні умови приміщення. Зростання температури, відносної вологості, знижена рухливість повітря викликають зростання небезпеки ураження, оскільки виділення поту викликає зниження опору шкіри.

Таблиця 4.5 – Характеристика дії електричного струму на організм людини залежно від його виду та величини

Статична електрика

Вплив статичної електрики на людину пов’язаний з протіканням через неї слабкого струму. Електротравми при цьому не виникають. Проте внаслідок рефлекторної реакції на струм, раптовим відстороненням від зарядженого тіла може статися механічна травма від удару об розташовані поряд предмети або внаслідок падіння.

Найбільш чутливими до електростатичних полів є: центральна нервова система, серцево-судинна та інші системи організму. Наслідком роботи в зоні впливу цих полів є дратівливість, біль голови, порушення сну тощо. Виникають фобії, зумовлені страхом очікуваного розряду.

Електромагнітні поля

Вплив електромагнітних полів (ЕМП) на організм людини залежить від щільності потоку енергії, частоти випромінювання, тривалості впливу, режиму опромінення, розмірів опромінюваної поверхні тіла, індивідуальних особливостей організму.

В зоні впливу ЕМП людина зазнає теплового та біологічного впливу. У джерел ЕМП розрізняють ближню (індукційну) та дальню (випромінювальну) зони впливу. Ближня частота реалізовується на віддалі , де ЕМП ще не сформувалось. Внаслідок цього одна зі складових поля набагато менша, ніж інша. У таких джерел ЕМП при впливі на навколишнє середовище слабко виражена магнітна складова напруженості. Тому в 5–8 діапазонах частот ЕМП оцінюється за електричною складовою напруженості поля Е, В/м. В дальній зоні на відстанях ЕМП сформувалось, тому тут виражені обидві його складові – електрична та магнітна, тому в 10–11 діапазонах частот ЕМП оцінюється поверхневою густиною потоку енергії (ПГЕ), яка виражається одиницею вимірювання Вт/м² (1 Вт/м² = 0,1 мВт/см² = 100 мкВт/см²). Нормування електромагнітних випромінювань радіочастотного діапазону здійснюється згідно “Державних санітарних норм і правил захисту населення від впливу електромагнітних випромінювань” ДСН 239-96.

Зміна ЕМП викликає нагрівання тканин тіла людини за рахунок змінної поляризації діелектрика (хрящі, сухожилля тощо) та за рахунок появи струмів провідності. Тепловий ефект є наслідком поглинання енергії ЕМП. Надлишкове тепло, яке виділяється в організмі людини, відводиться за рахунок функціонування механізму терморегулювання. Однак, починаючи з певної межі, організм не забезпечує відведення тепла від окремих органів і тому підвищується температура тіла. Перегрівання особливо негативно відбивається на тканинах зі слабко розвиненою судинною системою або з недостатнім кровообігом (очі, мозок, нирки, шлунок, жовчний та сечовий міхурі). Опромінення очей викликає каламутність кришталика (катаракта) та втрату зору. Це відбувається у випадку надвисокочастотного опромінення при ПГЕ > 10 мВт/см².

Тривалий вплив радіохвиль помірної інтенсивності при ПГЕ < 1 мВт/см² не створює теплового впливу, який може викликати функціональні зміни в центральній нервовій системі та в серцево-судинній системі. Виникають також головний біль, швидка втома, погіршення самопочуття, зміни тиску, зміни провідності серцевого м’яза, нервово-психічні розлади. Спостерігаються також трофічні розлади: схуднення, випадання волосся, ламкість нігтів, зміни складу периферійної крові. Ці зміни мають оборотний характер на ранній стадії. Тривалий вплив ЕМП супроводжується фізіологічною адаптацією або послабленням імунологічних реакцій.

Лінії електропередач напругою до 1150 кВ, відкриті роздільні пристрої, до складу котрих входять комунікаційні апарати, пристрої захисту та автоматики, вимірювальні прилади є джерелами електричних полів промислової частоти. Тривалий вплив таких полів знаходить прояв через суб’єктивні розлади (неврози, головний біль у скронях та в потилиці, відчуття в’ялості, розлади сну, погіршення пам’яті, дратівливість, апатія, депресія, серцевий біль, функціональні порушення центральної нервової системи, серцево-судинної системи, зміни складу периферійної крові тощо).

В зв’язку з цими змінами необхідно обмежувати час перебування людей в зоні впливу електричного поля, створюваного струмами промислової частоти напругою понад 400 кВ.

     4.8 Виробничі випромінювання

До найбільш небезпечних виробничих випромінювань слід віднести такі: іонізуючі, ультрафіолетові і лазерні випромінювання.

Іонізуючі випромінювання

Іонізуючі випромінювання (ІВ), діючи на організм людини, викликають в ньому оборотні та необоротні зміни. Внаслідок іонізації та збудження складних молекул відбувається їх дисоціація, викликана розриванням хімічних зв’язків. Такі зміни є ознакою безпосередньої дії радіації. Опосередкована дія зумовлюється радіаційно-хімічними змінами, зумовленими продуктами радіолізу води. Вільні радикали та , маючи більш високу активність, реагують з молекулами білка, ферментів та інших елементів біологічної тканини. Це призводить до порушення біохімічних процесів в організмі. При цьому порушуються обмінні процеси, сповільнюється та припиняється ріст тканин, виникають нові хімічні з’єднання, невластиві організму токсини. Це призводить до порушення життєдіяльності організму.

Викликані вільними радикалами хімічні реакції захоплюють молекули, не захоплені випромінюванням, що є проявом специфічної дії іонізуючого випромінювання на біологічні об’єкти.

Радіаційний вплив поділяється на соматичний та генетичний. Соматичний вплив виявляється як гостра або хронічна променева хвороба, локальні променеві ушкодження. Можливі також віддалені реакції організму. Спостерігаються порушення структурних елементів, відповідальних за спадковість.

Існують порогові значення дози випромінювання. За одноразового рівномірного гамма-випромінювання всього тіла з дозою 0,25 Гр змін у стані здоров’я не спостерігається.

При поглинальній дозі 0,25–0,5 Гр мають місце тимчасові зміни складу крові, які швидко зникають.

При дозах 0,5–1 Гр виникає почуття втоми, у 10% опромінених спостерігається блювання, помірні зміни складу крові.

При поглинальній дозі 1,5–2 Гр спостерігається короткочасна легка форма променевої хвороби. Проявом її є тривала лімфопенія. З’являється блювання протягом першої доби після опромінення. Смертельних наслідків не спостерігається.

При дозі 2,5–4 Гр виникає променева хвороба середньої важкості. Протягом першої доби виникають нудота та блювання. Знижується вміст лейкоцитів в крові, з’являються підшкірні крововиливи, в 20% випадків можливий смертельний наслідок. Смерть настає через 2–6 тижнів після опромінення.

При поглиненій дозі 4–6 Гр розвивається важка форма променевої хвороби. 50% випадків захворювання закінчується смертю протягом першого місяця.

При дозах понад 6 Гр розвивається вкрай важка форма променевої хвороби.

Допустимі рівні іонізуючого випромінювання регламентується “Нормами радіаційної безпеки України НРБУ-97”, які є основними документом, що встановлює радіаційно-гігієнічні регламенти для забезпечення прийнятих рівнів опромінення як для окремої людини, так і суспільства взагалі.

Всі випадки захворювання закінчуються смертю внаслідок інфекційних захворювань та крововиливів.

Наведені вище дані мають місце за відсутності лікування. В наш час існує ряд протипроменевих засобів і комплексне лікування, що дозволяє виключити летальний наслідок при дозах близько 10 Гр.

Хронічна променева хвороба може розвинутись за умови систематично повторюваного опромінення нижче значення доз, які викликають гостру форму, але вище гранично допустимої дози.

Найбільш характерними ознаками хронічної променевої хвороби є зміни складу крові, деякі симптоми з боку нервової системи, місцеві ураження шкіри, ураження кришталика, пневмосклероз, зниження імунореактивності організму.

Іонізуючі випромінювання викликають також віддалені наслідки – лейкози, злоякісні новоутворення, раннє старіння.

Ступінь впливу радіації залежить від того чи є опромінення зовнішнім чи внутрішнім. Внутрішнє опромінення виникає при вдиханні, ковтанні радіоізотопів та проникненні їх в організм через шкіру.

Можуть бути локальні ураження, оскільки деякі речовини поглинаються і накопичуються в конкретних органах. Наприклад, кальцій, радій, стронцій тощо накопичуються в кістках. Ізотопи йоду викликають ушкодження щитовидної залози. Рідкоземельні елементи викликають переважно пухлини печінки. Ізотопи цезію, рубідію викликають порушення кровотворення, атрофію яєчників, пухлини м’яких тканин.

Найбільш небезпечними при внутрішньому опроміненні є альфа-випромінювальні ізотопи полонію та плутонію.

Ультрафіолетове випромінювання

Ультрафіолетове випромінювання (ultraviolet radiation) – це невидиме оком електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі від 0,0136 до 0,4 мкм. Біологічно активна частина УФ-випромінювання поділяється на три частини: випромінювання з довжиною хвилі 0,4–0,315 мкм має слабку біологічну дію; випромінювання з довжиною хвилі 0,315–0,28 мкм справляють сильну дію на шкіру і мають антирахітну дію; випромінювання з довжиною хвилі 0,28–0,2 мкм має бактерицидну дію. Нормування ультрафіолетового випромінювання у виробничих приміщеннях здійснюють згідно з санітарними нормами СН 4557-88 (ДНАОП 0.03-3.17-88).

Надлишок або нестача цього виду випромінювань є небезпечним для організму людини. УФ-промені сонячного світла є життєво необхідними, вони стимулювально впливають на організм. Під впливом УФ-випромінювання більш інтенсивно виводяться з організму хімічні речовини (марганець, ртуть, свинець), знижується їх токсична дія. Вплив на шкіру великих доз УФ-випромінювань викликає шкірні захворювання – дерматити. Уражена ділянка напухає, відчуваються жар та свербіння. Часом відзначаються загальнотоксичні явища з підвищенням температури, хворого морозить, з’являється головний біль. В подальшому настає гіперпігментація та лущення шкіри. Хронічні зміни шкіри, викликані УФ-випромінюванням, проявляються через атрофію епідермісу, можливий розвиток злоякісних новоутворень.

УФ-випромінювання з довжиною хвилі менше 0,32 мкм, впливаючи на очі, викликає електроофтальмію. Захворювання проявляється як відчуття стороннього тіла або піску в очах, погіршення зору, страх світла, сльозотеча, біль голови. Однак електроофтальмія швидко минає (через день-два), якщо не продовжується вплив УФ-випромінювання. Часто спостерігається еритема шкіри обличчя та повік. До хронічних уражень відносяться хронічний кон’юнктивіт та блефарит, катаракта кришталика.

УФ-випромінювання має подвійний характер впливу, оскільки існує небезпека переопромінення, а з іншого – необхідність УФ-опромінення для нормального функціонування організму людини, оскільки УФ-промені є важливим стимулятором основних біологічних процесів. Проявом ультрафіолетової нестачі є авітаміноз, при якому порушується фосфорно-кальцієвий обмін та процес кісткоутворення, а також відбувається зниження захисних функцій організму.

Оцінка ультрафіолетового опромінення здійснюється за величиною еритемної дози. Одиницею еритемної дози є 1 ер, який дорівнює 1 Вт потужності УФ-випромінювання з довжиною хвилі 0,297 мкм. Для профілактики достатньо 1/10 еритемної дози, тобто 60–90 мБер хв/см². Бактерицидна дія УФ-випромінювання, тобто здатність вбивати хвороботворні мікроби, залежить від довжини хвилі. УФ-промені з довжиною хвилі 0,334 мкм мають бактерицидний ефект в 1000 разів вищий, ніж УФ-промені з довжиною хвилі 0,4 мкм. УФ-промені з довжиною хвилі 0,254–0,257 мкм мають максимальний бактерицидний ефект.

Проблема ультрафіолетового опромінення пов’язується з проблемою забруднення довкілля, оскільки забруднення атмосфери великих міст, небажане з токсикологічної точки зору, спричиняє зниження ультрафіолетової радіації.

Лазерне випромінювання

Лазерним випромінюванням (ЛВ) називають електромагнітне випромінювання в діапазоні довжин хвиль 0,1–1000 мкм. Цей діапазон в залежності від особливостей біологічної дії розбивається на такі піддіапазони: від 0,2 до 0,4 мкм – ультрафіолетова область; 0,4–0,75 мкм – видима зона; від 0,75 до 1,4 мкм – ближня інфрачервона зона; понад 1,4 – дальня інфрачервона зона. Нормування лазерного випромінювання здійснюється згідно із санітарними нормами і правилами СанПин 5804-91.

Ступінь впливу лазерного випромінювання на організм людини залежить від інтенсивності випромінювання, довжини хвилі, тривалості імпульсу, частоти повторення імпульсів, часу впливу, а також від біологічних та фізико-хімічних особливостей опромінюваних тканин та органів.

Розрізняють кілька видів дії лазерного випромінювання на біологічну тканину: теплову, ударну, світлову, а також утворення мікрохвильового електричного поля на рівні клітини.

Неперервне ЛВ викликає переважно теплову дію, яка супроводжується коагуляцією (згортанням) білка. Потужне ЛВ викликає випаровування біологічної тканини.

Імпульси тривалістю менше с супроводжуються перетворенням енергії випромінювання в енергію механічних коливань. Виникає, зокрема, ударна хвиля. При цьому максимальну амплітуду має перший імпульс стиснення, який викликає глибинні ушкодження тканин. Наприклад, опромінення черевної порожнини або голови викликає ушкодження печінки, кишечника та інших органів черевної порожнини. При опроміненні голови виникають внутрішньоклітинні та мозкові крововиливи.

Друга стадія характеризується утворенням вільних радикалів з іонів та збуджених молекул, які мають високу здатність до хімічних реакцій.

На третій стадії вільні радикали реагують з молекулами речовин, які є елементами живої тканини.

Найбільш уразливими до дії ЛВ є очі, оскільки оптична система очей збільшує потужність випромінювання видимого та ближнього інфрачервоного випромінювання на очному дні порівняно з рогівкою в разів. Ступінь ураження очей залежить від часу опромінення, густини потоку енергії, довжини хвилі, виду випромінювання, індивідуальних властивостей очей.

На очі, зокрема на сітківку, найбільше впливає ЛВ з довжиною хвиль 0,4–1,4 мкм. Може бути кілька видів ураження сітківки – від незначних опіків до суттєвих ушкоджень, які призводять до погіршення зору і навіть до повної його втрати. Клітини сітківки після їх ушкодження не відновлюються. Ушкодження сітківки такі: засліплення від яскравого світлового спалаху та термічний опік з необоротними ушкодженнями (з викиданням зерен пігменту меланіну в скловидне тіло).

Ступінь ушкодження райдужної оболонки лазерним опроміненням суттєво залежить від її кольору. Наприклад, зелені та блакитні очі ушкоджуються більше, ніж карі.

Інфрачервоне випромінювання (ІВ) викликає каламутність кришталика. ІВ в інфрачервоному діапазоні справляє теплову дію.

Під впливом ультрафіолетового випромінювання, коли довжина хвилі <0,4 мкм, уражається переважно рогівка, викликаючи кератит (при А=0,288 мкм). Випромінювання з довжиною хвилі < 0,32 мкм майже повністю поглинається в рогівці та у водному середовищі передньої камери ока, а з =0,32-0,39 – в кришталику.

Під впливом УФ-випромінювання відбувається злоякісне переродження клітин та прискорюється старіння шкіри.

Ушкодження шкіри можуть бути від еритеми (почервоніння) до поверхневого зневуглювання та утворення глибоких дефектів. Особливо помітні ушкодження можуть бути на родимих плямах, на темній або загорілій шкірі. Впливаючи на світлу шкіру, лазерне випромінювання проникає в підшкірні тканини і пошкоджує розташовані в них судини та нерви. Найбільший ефект має місце при =0,28-0,32 мкм.

Під впливом ЛВ можуть відбуватися функціональні зміни серцево-судинної системи, залоз внутрішньої секреції, зміни артеріального тиску, підвищення втомлюваності, зниження працездатності.

     Контрольні запитання

1. Вплив шуму на організм людини.

2. Вплив ультразвукових коливань на організм людини.

3. Вплив інфразвукових коливань на організм людини.

4. Фізичні негативні антропогенні фактори енергетичного походження.

5. Вплив електромагнітних полів на організм людини.

6. Вплив НВЧ випромінювань на організм людини.

7. Вплив статичної електрики на організм людини.

8. Вплив лазерного випромінювання на організм людини.

9. Вплив ультрафіолетового випромінювання на організм людини.

10. Вплив іонізуючих випромінювань на організм людини.

11. Вплив електричного струму на організм людини.

12. Класифікація хімічних шкідливих речовин у залежності від напрямку використання.

13. Класифікація хімічних шкідливих речовин за характером впливу на організм людини.

14. Вплив хімічних шкідливих речовин на організм людини.