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第一節(jié)  電流對(duì)人體的危害

　　電流對(duì)人體作用的規(guī)律，可用來定量地分析觸電事故，也可以運(yùn)用這些規(guī)律，科學(xué)地評(píng)價(jià)一些防觸電措施和設(shè)施是否完善、科學(xué)地評(píng)定一些電氣產(chǎn)品是否合格等。

　　一、作用機(jī)理

　　電流通過人體時(shí)破壞人體內(nèi)細(xì)胞的正常工作，主要表現(xiàn)為生物學(xué)效應(yīng)。電流作用人體還包含有熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)。

　　電流的生物學(xué)效應(yīng)主要表現(xiàn)為使人體產(chǎn)生刺激和興奮行為，使人體活的組織發(fā)生變異，從一種狀態(tài)變?yōu)榱硗庖环N狀態(tài)。電流通過肌肉組織，引起肌肉收縮。由于電流引起神經(jīng)細(xì)胞激動(dòng)，產(chǎn)生脈沖形式的神經(jīng)興奮波，當(dāng)這興奮波迅速地傳到中樞神經(jīng)系統(tǒng)后，后者即發(fā)出不同的指令，使人體各部作相應(yīng)的反應(yīng)，因此，當(dāng)人體觸及帶電體時(shí)，一些沒有電流通過的部位也可能受到刺激，發(fā)生強(qiáng)烈的反應(yīng)，重要器官的工作可能受到破壞。

　　在活的機(jī)體上，特別是肌肉和神經(jīng)系統(tǒng)，有微弱的生物電存在。如果引入局外電流，生物電的正常規(guī)律將受到破壞，人體也將受到不同程度的傷害。

　　電流通過人體還有熱作用。電流所經(jīng)過的血管、神經(jīng)、心臟、大腦等器官將因?yàn)闊崃吭黾佣鴮?dǎo)致功能障礙。

　　電流通過人體，還會(huì)引起機(jī)體內(nèi)液體物質(zhì)發(fā)生離解、分解導(dǎo)致破壞。

　　電流通過人體，還會(huì)使機(jī)體各種組織產(chǎn)生蒸汽，乃至發(fā)生剝離、斷裂等嚴(yán)重破壞。

　　二、作用征象

　　小電流通過人體，會(huì)引起麻感、針刺感、壓迫感、打擊感、痙攣、疼痛、呼吸困難、血壓異常、昏迷、心律不齊、窒息、心室顫動(dòng)等癥狀。數(shù)安以上的電流通過人體，還可能導(dǎo)致嚴(yán)重的燒傷。

　　小電流電擊使人致命的最危險(xiǎn)、最主要的原因是引起心室顫動(dòng)。麻痹和中止呼吸、電休克雖然也可能導(dǎo)致死亡，但其危險(xiǎn)性比引起心室顫動(dòng)要小得多。發(fā)生心室顫動(dòng)時(shí)，心臟每分鐘顫動(dòng)1000次以上，但幅值很小，而且沒有規(guī)則，血液實(shí)際上中止循環(huán)。心室顫動(dòng)能夠持續(xù)的時(shí)間是不會(huì)太長的。在心室顫動(dòng)狀態(tài)下，如不及時(shí)搶救，心臟很快將停止跳動(dòng)，并導(dǎo)致生物性死亡。當(dāng)人體遭受電擊時(shí)，如果有電流通過心臟，可能直接作用于心肌，引起心室顫動(dòng)；如果沒有電流通過心臟，亦可能經(jīng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)反射作用于心肌，引起心室顫動(dòng)。

　　由于電流的瞬時(shí)作用而發(fā)生心室顫動(dòng)時(shí)，呼吸可能持續(xù)2～3分鐘。在其喪失知覺之前，有時(shí)還能叫喊幾聲、有的還能走幾步。但是，由于其心臟已進(jìn)入心室顫動(dòng)狀態(tài)，血液已中止循環(huán)，大腦和全身迅速缺氧，病情將急劇惡化，如不及時(shí)搶救，很快將導(dǎo)致生物性死亡。

　　三、作用因素

　　不同的人于不同的時(shí)間、不同的地點(diǎn)與同一根導(dǎo)線接觸，后果將是千差萬別的。這是因?yàn)殡娏鲗?duì)人體的作用受很多因素的影響。

　　1．電流大小的影響

　　通過人體的電流越大，人的生理反應(yīng)和病理反應(yīng)越明顯，引起心室顫動(dòng)所用的時(shí)間越短，致命的危險(xiǎn)性越大。按照人體呈現(xiàn)的狀態(tài)，可將預(yù)期通過人體的電流分為三個(gè)級(jí)別。

　　(1)感知電流  在一定概率下，通過人體引起人有任何感覺的最小電流(有效值，下同)稱為該概率下的感知電流。概率為50％時(shí)，成年男子平均感知電流約為1．1mA，成年女子約為0．7mA。

　　感知電流一般不會(huì)對(duì)人體構(gòu)成傷害，但當(dāng)電流增大時(shí)，感覺增強(qiáng)，反應(yīng)加劇，可能導(dǎo)致墜落等二次事故。

　　(2)擺脫電流  當(dāng)通過人體的電流超過感知電流時(shí)，肌肉收縮增加，刺痛感覺增強(qiáng)，感覺部位擴(kuò)展。當(dāng)電流增大到一定程度時(shí)，由于中樞神經(jīng)反射和肌肉收縮、痙攣，觸電人將不能自行擺脫帶電體。在一定概率下，人觸電后能自行擺脫帶電體的最大電流稱為該概率下的擺脫電流。

　　擺脫電流是人體可以忍受，一般尚不致造成不良后果的電流。電流超過擺脫電流以后，會(huì)感到異常痛苦、恐慌和難以忍受；如時(shí)間過長，則可能昏迷、窒息，甚至死亡。因此，可以認(rèn)為擺脫電流是有較大危險(xiǎn)的界限。

　　(3)室顫電流  通過人體引起心室發(fā)生纖維性顫動(dòng)的最小電流稱為室顫電流。電擊致死的原因是比較復(fù)雜的。例如，高壓觸電事故中，可能因?yàn)閺?qiáng)電弧或很大的電流導(dǎo)致的燒傷使人致命；低壓觸電事故中，正如前面說過的，可能因?yàn)樾氖翌潉?dòng)，也可能因?yàn)橹舷r(shí)間過長使人致命。一旦發(fā)生心室顫動(dòng)，數(shù)分鐘內(nèi)即可導(dǎo)致死亡。因此，在小電流(不超過數(shù)百毫安)的作用下，電擊致命的主要原因，是電流引起心室顫動(dòng)。因此，可以認(rèn)為室顫電流是短時(shí)間作用的最小致命電流。

　　2．電流持續(xù)時(shí)間的影響

　　電擊持續(xù)時(shí)間越長，則電擊危險(xiǎn)性越大。其原因有四。

　　(1)電流持續(xù)時(shí)間越長，則體內(nèi)積累局外電能越多，傷害越嚴(yán)重，表現(xiàn)為室顫電流減小。

　　(2)心電圖上心臟收縮與舒張之間約0．2s的T波(特別是T波的前半部)，是對(duì)電流最為敏感的心臟易損期(易激期)。電擊持續(xù)時(shí)間延長，必然重合心臟易損期，電擊危險(xiǎn)性增大。

　　(3)隨著電擊持續(xù)時(shí)間的延長，人體電阻由于出汗、擊穿、電解而下降，如接觸電壓不變，流經(jīng)人體的電流必然增加，電擊危險(xiǎn)性隨之增大。

　　(4)電擊持續(xù)時(shí)間越長，中樞神經(jīng)反射越強(qiáng)烈，電擊危險(xiǎn)性越大。

　　3．電流途徑的影響

　　人體在電流的作用下，沒有絕對(duì)安全的途徑。電流通過心臟會(huì)引起心室顫動(dòng)及至心臟停止跳動(dòng)而導(dǎo)致死亡：電流通過中樞神經(jīng)及有關(guān)部位，會(huì)引起中樞神經(jīng)強(qiáng)烈失調(diào)而導(dǎo)致死亡；電流通過頭部，嚴(yán)重?fù)p傷大腦，亦可能使人昏迷不醒而死亡；電流通過脊髓會(huì)使人截癱，電流通過人的局部肢體亦可能引起中樞神經(jīng)強(qiáng)烈反射而導(dǎo)致嚴(yán)重后果。

　　流過心臟的電流越多、電流路線越短的途徑是電擊危險(xiǎn)性越大的途徑?？捎眯呐K電流因數(shù)粗略衡量不同電流途徑的危險(xiǎn)程度。心臟電流因數(shù)是表明電流途徑影響的無量綱系數(shù)。如通過人體左手至腳途徑的電流I0與通過人體某一途徑的電流I引起心室顫動(dòng)的危險(xiǎn)性相同，則該途徑的心臟電流因數(shù)為不同途徑的心臟電流因數(shù).[NextPage]

   4．電流種類的影響

　　不同種類電流對(duì)人體傷害的構(gòu)成不同，危險(xiǎn)程度也不同，但各種電流對(duì)人體都有致命危險(xiǎn)。

　　(1)直流電流的作用  在接通和斷開瞬間，直流平均感知電流約為2mA。300mA以下的直流電流沒有確定的擺脫電流值；300mA以上的直流電流將導(dǎo)致不能擺脫或數(shù)秒至數(shù)分鐘以后才能擺脫帶電體。電流持續(xù)時(shí)間超過心臟搏動(dòng)周期時(shí)，直流室顫電流為交流的數(shù)倍；電流持續(xù)時(shí)間200ms以下時(shí)，直流室顫電流與交流大致相同。

　　(2)100Hz以上電流的作用  通常引進(jìn)頻率因數(shù)評(píng)價(jià)高頻電流電擊的危險(xiǎn)性。頻率因數(shù)是通過人體的某種頻率電流與有相應(yīng)生理效應(yīng)的工頻電流之比。100Hz以上電流的頻率因數(shù)都大于1。當(dāng)頻率超過50Hz時(shí)，頻率因數(shù)由慢至快，逐漸增大。

　　感知電流、擺脫電流與頻率的關(guān)系可按圖1—1確定。圖中，1、2、3為感知電流曲線，1線感知概率為0．5％、2線感知概率為50％、3線感知概率為99．5％；4、5、6為擺脫電流曲線，擺脫概率分別為99．5％、50％和99．5％。

    (3)沖擊電流的作用  沖擊電流指作用時(shí)間不超過0．1～10ms的電流，包括方脈沖波電流、正弦脈沖波電流和電容放電脈沖波電流。沖擊電流對(duì)人體的作用有感知界限、疼痛界限和室顫界限，沒有擺脫界限。沖擊電流的疼痛界限常用比能量I2t表示。在電流流經(jīng)四肢、接觸面積較大的情況下，疼痛界限為50×10－6～10×10－6A2s。對(duì)于左手一雙腳的電流途徑，沖擊電流的室顫界限見圖1—2。圖中，c1以下是不發(fā)生室顫的區(qū)域；c1與c2之間是低度(概率5％以下)室顫危險(xiǎn)的區(qū)域；c2與c3之間是中等(概率50％)室顫危險(xiǎn)的區(qū)域；c3以上是高度(概率50％以上)室顫危險(xiǎn)的區(qū)域。

5．個(gè)體特征的影響

　　身體健康、肌肉發(fā)達(dá)者擺脫電流較大；室顫電流約與心臟質(zhì)量成正比。患有心臟病、中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病、肺病的人電擊后的危險(xiǎn)性較大。精神狀態(tài)和心理因素對(duì)電擊后果也有影響。女性的感知電流和擺脫電流約為男性的2／3。兒童遭受電擊后的危險(xiǎn)性較大。

　　6．人體電阻的影響

　　人體觸電時(shí)，流過人體的電流(當(dāng)接觸電壓一定時(shí))由人體的電阻值決定，人體電阻越小，流過人體的電流越大，也就越危險(xiǎn)。

　　人體電阻主要包括人體內(nèi)部電阻和皮膚電阻。人體內(nèi)部組織的電阻，雖然是不穩(wěn)定的，但有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是電阻值與外加電壓的大小基本上沒有關(guān)系。一般人的平均電阻值是1000～1500Ω。

　　當(dāng)皮膚有損壞時(shí)，則皮膚的絕緣層被擊穿，人體電阻就只剩下內(nèi)部電阻了。

　　潮濕、出汗、導(dǎo)電的化學(xué)物質(zhì)和塵埃(如金屬或炭質(zhì)粉末)等都能使皮膚的電阻顯著下降。若皮膚上有汗水，電阻就會(huì)變得很低，電流對(duì)人體的作用就會(huì)增大。

　　環(huán)境溫度對(duì)人體的電阻也有很大影響。實(shí)驗(yàn)得知，人體在周圍溫度為45℃時(shí)的電阻較在18℃時(shí)減小一半以上。一個(gè)人若在45℃的環(huán)境中停留1h，他的電阻就會(huì)比作短時(shí)間停留時(shí)小，當(dāng)他回到低溫的環(huán)境中時(shí)，電阻又會(huì)突然增大。