Il black carbon (BC) è un componente del particolato fine ed è definito come l'insieme delle particelle carboniose in grado di assorbire luce con lunghezza d'onda caratteristica nello spettro del visibile (380 ÷ 760 nm). 

Fondamentalmente, queste particelle di carbonio presentano una microstruttura simile a quella della grafite aggregata in piccole sfere con diametro indicativamente compreso tra 10 e 50 nm. Il BC proviene dalla combustione incompleta di carburanti di origine fossile, principalmente diesel, dalla combustione della biomassa (ad esempio in ambito agricolo o per gli incendi boschivi) e dal riscaldamento domestico (sia con combustibili fossili che con biomasse).  

Il monitoraggio del black carbon viene eseguito con strumentazione in grado di fornire anche una prima valutazione della fonte di provenienza  -  source apportionment -  che identifica le due principali categorie di contributo, da fonti fossili e da biomassa; questo monitoraggio ha quindi rilevanza in quanto fornisce informazioni in termini di inquinamento atmosferico al suolo e di riscontro per la valutazione delle politiche di intervento sulle diverse fonti di emissione per la riduzione dei gas climalteranti. 

La misura viene effettuata mediante un analizzatore in continuo (Aethalometer Model AE33 – Magee Scientific, successivamente etalometro). Il principio di misura dell’etalometro è basato sull’attenuazione dell’intensità della radiazione luminosa; l’aria aspirata attraversa un nastro di materiale filtrante, creando così un deposito di PM10 a densità crescente, che viene investito da fasci luminosi a diverse lunghezze d’onda: dall’aumento dell’attenuazione della radiazione luminosa tra due misure consecutive si risale alla concentrazione del black carbon. Questa analisi viene eseguita con sette lunghezze d’onda ottiche, comprese tra vicino infrarosso e vicino ultravioletto. Per la misura del BC si utilizza la lunghezza d’onda di 880 nm.Il BC ha effetti tossici trascurabili sui polmoni umani e animali e sulle cellule delle vie aeree come macrofagi e cellule epiteliali respiratorie. È stato invece suggerito che eserciti un ruolo chiave indiretto nella tossicità come vettore universale di sostanze organiche semi-volatili tossiche e altri composti co-rilasciati nei processi di combustione o attaccati alla loro superficie durante il trasporto regionale e a lungo raggio [1]. 

L’attenzione verso questo componente del particolato è cresciuta negli anni, poiché oltre a contribuire all’inquinamento atmosferico, influisce sul cambiamento climatico ed è stato inserito come inquinante da ridurre insieme al PM2.5 nell’aggiornamento 2012 del Protocollo di Gotheborg, entrato in vigore il 7 ottobre 2019.  Il BC infatti, è noto come un forzante climatico a vita breve, ha un forte effetto di riscaldamento ma non persiste nell'atmosfera come l'anidride carbonica (CO2). Tuttavia, ricerche più recenti mostrano che il BC  intrappola il calore 680 volte più della CO₂. Pertanto, in particolare nel contesto globale dello scioglimento dei ghiacciai, della riduzione della massa di ghiaccio ai Poli, con effetti a catena sulla flora e sulla fauna e l'innalzamento del livello del mare, la riduzione delle emissioni di BC è un obiettivo fondamentale nella lotta ai cambiamenti climatici [2]. Per approfondire la relazione tra qualità dell’aria e clima è possibile consultare la sezione dedicata.  

Il black carbon in Piemonte viene regolarmente misurato dall’estate 2018 in due stazioni, una di fondo urbano in Torino,, e una di fondo suburbano a Domodossola. Le due stazioni sono collocate in contesti molto differenti, Torino-Lingotto in un parco dell’area urbana torinese, Domodossola-Curotti in una città di 18 mila abitanti, centro principale della val d'Ossola nella piana del fiume Toce, alla confluenza di più valli alpine. Questa differenza è messa in evidenza dalle misure degli inquinanti che vengono effettuate presso le due stazioni. Torino-Lingotto presenta dei valori più critici di biossido di azoto e di PM10 rispetto a Domodossola (vedi Tabella 1 e  Figura 11), ma quest’ultima è caratterizzata da livelli di benzo(a)pirene sempre superiori o uguali al valore obiettivo annuale fissato da normativa, pari a 1 µg/m³ (massima media annuale: 1.9 µg/m³ nel 2015 e 2016), quando Torino-Lingotto ha sempre rispettato il limite. Nel 2020 i valori di benzo(a)pirene a Domodossola sono stati quasi doppi rispetto al Lingotto (1.3 µg/m³ contro 0.7 µg/m³ annuali). Ne risulta quindi un particolato molto più ricco di Benzo(a)pirene rispetto a quello a Torino-Lingotto, come si può osservare in Figura 12. 

Tale criticità relativamente al benzo(a)pirene ha fatto subito supporre come molto significativa la fonte riscaldamento tramite combustione di biomasse. Questa ipotesi è stata poi supportata dal source apportionment modellistico relativo al 2015 effettuato per il nuovo Piano Regionale per la Qualità dell’Aria della Regione Piemonte, nel quale è indicato un contributo percentuale alla media annuale del PM10 del riscaldamento a legna del 44.2% a Torino-Lingotto e del 76.7% a Domodossola, mentre complessivamente il traffico veicolare contribuisce al 35.7% del PM10 a Torino-Lingotto, contro il 10.3 % di Domodossola [3]. Per approfondimenti metodologici sul source apportionment modellistico è possibile consultare il capitolo 4.2 e l’allegato B del Piano Regionale di Qualità dell’Aria. 

Come si può vedere in Tabella 1 ed in Figura 13, nel 2020, come avvenuto nel 2019, la media annua  di BC a Domodossola è superiore a quella di Torino, mentre per il PM10 è vale il contrario, pertanto il BC ha un  contributo maggiore nel PM10 a Domodossola rispetto a Torino (8,2% contro 5,6%). I valori giornalieri presentano un andamento tipico annuale con massimi invernali e minimi estivi, correlato a quello del PM10.