Carbone élémentaire ou black carbon ?

Les particules de combustions contiennent une fraction « graphitisée », formée de trop peux
d’hétéroatomes (tels que O, H, N, …) pour pouvoir être considérée comme organique. Cette
fraction, appelée ici carbone suie, peut être séparée de la matière organique particulaire à
l’aide de sa résistance thermique (puis analysé à plus haute température). Sa concentration
peut également être estimée à l’aide de ces propriétés optiques. En effet le carbone suie
constitue la principale espèce particulaire absorbant le rayonnement lumineux dans
l’atmosphère. Cette double caractéristique physique lui confère une dualité conceptuelle
inextricable : carbone élémentaire vs. black carbon. Le carbone élémentaire - EC -
représente la partie réfractaire (jusqu’à 600-800 °C selon le taux d’oxygène) de
l’aérosol carboné émis par combustion, alors que le black carbon - BC - représente la
fraction (la plus) absorbante de ces émissions.
Si, en première approche, ils peuvent être considérés comme alter ego, l’inhomogénéité des
méthodes de mesures entraine un biais, plus ou moins important, entre ces deux sousespèces.
D’une part, le degré de résistance thermique du carbone suie n’est pas
proportionnel à son degré de capacité absorbante. D’autre part, la mesure du carbone
élémentaire dépend fortement du protocole thermique (ou thermo-optique) utilisé tandis que
la mesure du black carbon dépend fortement des hypothèses utilisées pour convertir une
mesure d’absorbance en concentration massique ainsi que de possibles interférences avec
d’autres espèces absorbantes (en fonction de la longueur d’onde utilisée). Bien que des
documents normatifs soient en cours d’élaboration par le CEN, Il n’existe pas de
méthode normalisée à ce jour pour la mesure de EC ni pour celle de BC. Par ailleurs,
les hypothèses de conversion de l’absorption en concentration sont généralement basée sur
des mesures d’EC, d’où de récentes propositions de faire plutôt référence à des mesures
optiques d’Equivalent Black Carbon (EBC).
La mesure du black carbon (équivalent) est plus automatisée, moins onéreuse et plus
robuste que celle du carbone élémentaire. Il est à noter que ce type de mesure est réalisé
depuis de nombreuses années dans les AASQA sous la forme de l’indice de Fumées Noires,
qui utilise le même principe de mesure (absorbance). Cet indicateur est très largement
utilisé par la communauté scientifique de la santé. Néanmoins, la mesure thermo-optique
(de EC) permet également d’estimer la part de la fraction organique des PM.