Termin „elektryczność statyczna” w naukach technicznych i środowiskowych oznacza powstawanie, gromadzenie i zanik niezrównoważonego ładunku elektrycznego na powierzchniach różnego rodzaju obiektów nieprzewodzących elektrycznie oraz odizolowanych obiektów przewodzących (w tym także na ciele człowieka). Praca włożona w rozdzielenie ładunków różnoimiennych (np. przez tarcie, oddzielanie od siebie różnych materiałów, rozdrabnianie, rozbryzgiwanie, zewnętrzne pole elektryczne itp. procesy) zamieniana jest na energię potencjalną pola elektrycznego otaczającego rozdzielone ładunki. Niezrównoważony ładunek elektryczny, a co za tym idzie, także obiekt, na którym ten ładunek jest zgromadzony, ma różny od zera potencjał elektryczny w stosunku do ziemi i w stosunku do innych naelektryzowanych obiektów. W czasie neutralizacji zgromadzonego ładunku energia pola elektrostatycznego może być zamieniona na inne formy energii –cieplną, mechaniczną, elektromagnetyczną, akustyczną.

    Neutralizacja ładunku może zachodzić z różnymi szybkościami. Powolny zanik (czas zaniku rzędu milisekund lub większy) może zachodzić na skutek tzw. „rozpraszania” czy też relaksacji. Spowodowane są one odpływem ładunku nadmiarowego lub napływem neutralizującego ładunku przeciwnego znaku, poprzez naelektryzowany materiał, na skutek jego skończonej rezystywności. Szybki zanik (zazwyczaj w czasie od kilkudziesięciu nanosekund do około 1 milisekundy) może zachodzić na skutek wyładowania kontaktowego (bezpośredniego zetknięcia się przewodzących obiektów o różnych potencjałach) lub wyładowania elektrostatycznego, spowodowanego utratą właściwości izolacyjnych ośrodka, zazwyczaj powietrza, przy odpowiednio dużym natężeniu pola elektrycznego. Rozpraszaniu towarzyszy przepływ prądu elektrycznego o bardzo małym natężeniu, zazwyczaj do kilkuset mikroamperów, a czasy relaksacji mogą wynosić od milisekund do wielu godzin. W przemyśle często rozpraszanie wykorzystuje się celowo do bezpiecznego zneutralizowania ładunku, w celu zapobieżenia wyładowaniom elektrostatycznym, a jego czas zmniejsza się, zwiększając elektryczną przewodność materiałów lub rezystancję upływu do ziemi urządzeń, instalacji itp. Jedną z form bardzo powolnej relaksacji może być rozładowywanie naelektryzowanych powierzchni przez znajdujące się w powietrzu naelektryzowane cząsteczki fazy dyspersyjnej aerozolu, a zwłaszcza aerojony lekkie.

    Wyładowania elektrostatyczne w powietrzu mogą mieć formy iskrowe, snopiące oraz ulotu (z metalowych ostrzy, lekkie świecenie ostrza). Wyładowania iskrowe mają największe energie, wyładowania ulotowe łagodnie i bezpiecznie rozładowują obiekty naelektryzowane. Do wyładowań elektrostatycznych dochodzi na skutek zjonizowania powietrza przez pole elektrostatyczne o natężeniu przekraczającym lokalnie wartość 2,7 MV/m. W przypadku wyładowań iskrowych i snopiących dochodzi do przepływu stosunkowo dużych prądów (rzędu kilku amperów), w krótkim czasie (rzędu nanosekund do pojedynczych milisekund), zazwyczaj przez bardzo małe przekroje (rzędu ułamków milimetrów kwadratowych). Wyładowania iskrowe zachodzą między obiektami przewodzącymi o promieniu krzywizny większym od około 5 cm. Wyładowania snopiące zachodzą między obiektami przewodzącymi, jeżeli promień krzywizny jednego z nich zawiera się w granicach od 0,5 do 5 cm, a ulotowe – gdy promień krzywizny obiektu przewodzącego nie przekracza 0,5 cm.

    Z wymienionymi formami zaniku ładunku mogą się wiązać różnego rodzaju zagrożenia lub uciążliwości dla ludzi, urządzeń i instalacji lub przebiegu procesów technologicznych.

    Najpoważniejszym zagrożeniem, powodowanym przez wyładowania elektrostatyczne, jest możliwość zapłonu mieszanin powietrza (lub tlenu, chloru) z gazami palnymi, z parami cieczy palnych, z pyłami lub bezpośrednia inicjacja materiałów wybuchowych. Tego typu zagrożenia niezmiernie rzadko występują w środowisku biurowym. Niekiedy mogą dotyczyć pomieszczeń, w których przechowuje się lub stosuje ciecze palne (np. rozpuszczalniki organiczne) lub w których znajdują się instalacje i urządzenia gazowe i dochodzi do ich rozszczelnienia.

    Powszechnie występującym zagrożeniem związanym z wyładowaniem elektrostatycznym jest bezpośredni przepływ impulsu prądu wyładowania przez ciało człowieka. W środowisku biurowym ma to miejsce przy dotykaniu przez naelektryzowane osoby przedmiotów przewodzących, takich jak klamki, metalowe poręcze, kaloryfery, krany, elementy urządzeń biurowych, ale także innych osób. Wyładowania takie mogą być odczuwalne przez pracownika. Im natężenie impulsu prądowego jest większe, tym towarzyszące przepływowi odczucia są mniej przyjemne, do odczuwania bardzo bolesnego ukłucia włącznie. W mieszkaniach czy pomieszczeniach biurowych impulsy prądu wyładowania nie osiągają wartości natężeń, zagrażających bezpośrednio zdrowiu lub życiu pracowników. W środowisku specjalistów zajmujących się elektrycznością statyczną chętniej określa się je jako rażenia elektrostatyczne niż jako porażenia. Mogą one powodować niekontrolowane, odruchowe reakcje obronne typu gwałtownego cofania rażonej części ciała (np. ręki) lub całego ciała. Takie reakcje mogą, przy niekorzystnym zbiegu okoliczności, prowadzić do urazów mechanicznych, oparzeń (np. wylanie gorącej wody), także uszkodzenia urządzeń. Wypadki takie, choć bardzo rzadkie, jednak się zdarzają.

    Wyładowania elektrostatyczne zachodzące między ciałem człowieka a sprzętem elektronicznym mogą prowadzić do uszkodzenia elementów półprzewodnikowych i w rezultacie uszkodzenia lub zmniejszenia niezawodności tego sprzętu (np. urządzeń informatycznych, pomiarowych, diagnostycznych). Obecnie produkowany sprzęt elektroniczny jest zazwyczaj odporny (uziemione obudowy metalowe lub obudowy z tworzyw sztucznych o odpowiednio dużej rezystancji), jednak mimo to przy zdarzających się niekiedy potencjałach elektrostatycznych pracowników, dochodzących do kilkunastu kilowoltów (lub większych), takie uszkodzenia są możliwie.

    Skutkiem długotrwałego występowania pola elektrostatycznego o natężeniu rzędu kilku kilowatów na metr lub większym, np. przy twarzy pracownika, może być osadzenie się na twarzy zanieczyszczeń rozproszonych w powietrzu, w tym także drobnoustrojów, naturalnych izotopów promieniotwórczych (powstających w powietrzu na skutek rozpadu radonu) i innych [12]. Może to niekiedy prowadzić do podrażnienia skóry twarzy, co miało częściej miejsce w początkowym okresie wprowadzania komputerów osobistych do masowego użytku. Często intensywne, skupione wpatrywanie się w ekran monitora powoduje znaczne zmniejszenie częstotliwości mrugania, niezbędnego do nawilżania i oczyszczania gałki ocznej. Dlatego w przypadku silnie naelektryzowanych monitorów kineskopowych częściej mogło dochodzić do podrażnienia rogówki i stanów zapalnych powiek. Na szczęście współczesne monitory kineskopowe mają przewodzące, uziemione powierzchnie ekranów, zapobiegające ich silnemu elektryzowaniu (monitory spełniające wymagania TCO mają potencjały powierzchni ekranów mniejsze, co do wartości bezwzględnej, od 500 V).

    Poza wymienionymi efektami, sama ekspozycja człowieka na pole elektrostatyczne nie pociąga za sobą ujemnych skutków zdrowotnych, gdyż pole elektrostatyczne nie wnika do wnętrza ciała (tłumienie przez naskórek i skórę przekracza wartość 10¹²).

    Istnieje kilkanaście mechanizmów powstawania niezrównoważonych ładunków elektrostatycznych, ale w pomieszczeniach biurowych istotne znaczenie ma tylko mechanizm warstwy podwójnej i, rzadziej, zjawisko indukcji elektrostatycznej.

    Zjawisko warstwy podwójnej polega na przenikaniu elementarnych nośników ładunków elektrycznych (elektronów i dziur, a w przypadku cieczy także jonów) między powierzchniami stykających się materiałów stałych, ciekłych, oraz stałych i ciekłych. Praktycznie w każdym przypadku obiekty stykające się, po rozdzieleniu są naelektryzowane. W przypadku dwóch obiektów metalowych elektryzacja jest pomijalnie mała, natomiast jeśli co najmniej jeden obiekt jest z materiału nieprzewodzącego, może być znaczna, zwłaszcza dla materiałów syntetycznych, charakteryzujących się bardzo dużą rezystancją. Ilość ładunku zgromadzonego na rozdzielanych powierzchniach jest proporcjonalna do powierzchni styku i do różnicy między przenikalnościami elektrycznymi obu materiałów. Odmianą tego mechanizmu jest elektryzacja przez tarcie (zwana niekiedy efektem tryboelektrycznym), które zwiększa powierzchnię styku oraz podnosi jej temperaturę, zwiększając ilość uwalnianych i przenoszonych między materiałami ładunków elementarnych. Podczas tarcia dochodzi też do wzajemnej wymiany materiału między obiektami, dlatego elektryzacja takich powierzchni ma bardzo złożony charakter.

    Drugi z wymienionych mechanizmów – indukcja elektrostatyczna – polega na indukowaniu ładunku na powierzchni obiektu przewodzącego (np. ciała człowieka) przez zewnętrzne pole elektrostatyczne. Na powierzchni obiektu przewodzącego umieszczonego w polu elektrostatycznym dochodzi do rozsunięcia ładunków przeciwnych znaków. Jeśli obiekt ten jest odizolowany od ziemi (np. człowiek w syntetycznym obuwiu), wypadkowa wartość ładunku zgromadzonego na tym obiekcie pozostaje równa zeru, jednak ulega on rozsunięciu. Możliwe jest wtedy wyładowanie elektrostatyczne z tego obiektu, w istocie prowadzące do jego naelektryzowania. Człowiek, z którego ciała znajdującego się w zewnętrznym polu elektrostatycznym nastąpiło wyładowanie, po wyjściu z pola jest naelektryzowany jednoimiennie i może spowodować drugie wyładowanie do obiektu przewodzącego.

    Elektryzowanie się ciała człowieka, chodzącego po syntetycznej wykładzinie podłogowej czy wstającego z siedziska z syntetyczną tapicerką, zachodzi na skutek pierwszego mechanizmu lub jednoczesnego działania obu mechanizmów. Pierwotnie zachodzi elektryzacja obuwia lub odzieży, stykających się z innymi ww. materiałami syntetycznymi. Ładunek zgromadzony na odzieży lub obuwiu może przepłynąć na ciało człowieka. Jeżeli odzież jest wykonana z materiału syntetycznego, to ładunek może dłużej pozostawać na jej powierzchni, indukując ładunek przeciwnego znaku na ciele człowieka. W takiej sytuacji człowiek, dotykając obiektów przewodzących uziemionych, powoduje wystąpienie wyładowania elektrycznego między swoim ciałem i tym obiektem. Wyładowanie to może odpowiednio rozładowywać lub doładowywać elektrycznie ciało człowieka.

    W pomieszczeniach biurowych podstawowym problemem elektrostatycznym jest elektryzowanie się pracowników, w drugiej kolejności – kineskopowych ekranów telewizyjnych lub kineskopowych ekranów monitorów komputerowych starszych generacji (których powierzchnie elektryzują się do potencjału kilkunastu kilowatów w momencie włączenia urządzenia). Elektryzowanie się innych obiektów można pominąć. Niezbędnym warunkiem naelektryzowania się człowieka jest jego poruszanie się, a zwłaszcza oddzielanie od powierzchni tapicerki siedziska (przy wstawaniu) oraz przy chodzeniu po podłodze pokrytej nieprzewodzącą wykładziną (syntetycznymi wykładzinami podłogowymi, dywanami, niektórymi rodzajami paneli podłogowych, niekiedy lakierowanymi podłogami drewnianymi). Ładunek zgromadzony na ciele pracownika podlega relaksacji, przy czym jest ona tym szybsza, im mniejsza jest rezystancja układu ‘ciało człowieka – ziemia’. Częstotliwość potencjalnych wyładowań elektrostatycznych z (do) ciała człowieka jest tym mniejsza, im szybsza jest relaksacja. Czas relaksacji można zmniejszyć, zachowując odpowiednio dużą wilgotność powietrza w pomieszczeniu (powyżej 40%, optymalnie rzędu 60-70%), stosując antystatyczne pokrycia podłogowe [7÷10] i antystatyczne tapicerki foteli i krzeseł, w miarę możliwości stosując odzież bawełnianą i obuwie na podeszwie skórzanej.

Więcej informacji w monografii pt.
Zespół Chorego Budynku. Ocena Parametrów Środowiska Pracy, pod redakcją Elżbiety Jankowskiej i Małgorzaty Pośniak, CIOP-PIB, Warszawa 2007.