绿色化学导论

引用

Lancaster, M. (2025). Green Chemistry: An Introductory Text (4th ed.). Royal Society of Chemistry.

章节概要

出版社的介绍说，第四版仍以绿色化学的核心原则为重点，但新增了对绿色化学如何帮助解决社会所面临的环境问题的强调，包括一个关于能源脱碳与气候变化的新章，以及对联合国可持续发展目标的讨论。下面按顺序给出目录中列出的各章标题（章号按此顺序编排；只有章名，没有节标题）。

第 1–3 章：Principles and Concepts of Green Chemistry（绿色化学的原则与概念）；Production Problems and Prevention（生产中的问题与预防）；Measuring and Controlling Environmental Performance（环境绩效的衡量与控制）

第一章阐述介绍中称为本书核心的原则与概念。接下来的两章分别讨论生产中的问题及其预防，以及环境绩效的衡量与控制，使原则与有关工艺和产品的证据结合起来。

第 4–5 章：Catalysis and Green Chemistry（催化与绿色化学）；Environmentally Benign Solutions（环境友好的解决方案）

催化独立成章，随后是题为“Environmentally Benign Solutions”的一章。

第 6–7 章：Renewable Resources（可再生资源）；Emerging Greener Technologies and Alternative Energy Sources（新兴的更绿色技术与替代能源）

一章讲可再生资源，一章讲较新的更绿色技术和替代能源。

第 8–9 章：Designing Greener Processes（设计更绿色的工艺）；Energy Decarbonisation and Climate Change（能源脱碳与气候变化）

第 8 章讨论如何设计更绿色的工艺。第 9 章是本版新增的一章：据出版社介绍，它把可持续能源方案与建立无化石燃料化学工业的可能性结合起来，并说明绿色化学如何帮助交通和发电等部门实现净零排放。

第 10–11 章：Industrial Case Studies（工业案例研究）；An Integrated Approach to a Greener Chemical（更绿色化学的综合方法）

最后两章从原则转向实践：先是来自工业的案例研究，然后是一种综合方法。出版社称，本书除了基础内容之外，还介绍了自第一版以来发展出来的实际解决方案。

核心概念

第 1–3 章：原则与绩效

• 绿色化学的原则与概念：设计减少危害与废物的产品和工艺的核心思想（第 1 章）。
• 生产问题与预防：在源头预防问题，而不是事后处理（第 2 章）。
• 环境绩效：对其进行衡量与控制（第 3 章）。

第 4–7 章：工具与原料

• 催化：在更绿色化学中的作用（第 4 章）。
• 环境友好的解决方案：同名章节的主题（第 5 章）。
• 可再生资源与替代能源：可再生原料与新兴技术（第 6–7 章）。

第 8–11 章：工艺、气候与实践

• 更绿色的工艺设计：把工艺作为一个整体来设计（第 8 章）。
• 能源脱碳与气候变化：可持续能源与无化石燃料的化学工业（第 9 章）。
• 工业案例与综合：观察各项原则如何结合应用（第 10–11 章）。

评析

优点

• 源于教学。 出版社说明，本书最初是为约克大学的清洁技术硕士课程及相关本科模块而设计的，因此是从课堂使用中成长起来的。
• 工业视角。 作者不久前从英国化学工业协会（Chemical Industries Association）退休，拥有近 20 年化学工业经验，并创建了英国皇家化学会的绿色化学网络；目录的最后部分是工业案例研究和一种综合方法。
• 紧跟当下的框架。 第四版增加了关于能源脱碳与气候变化的一章，并把绿色化学与联合国可持续发展目标联系起来，使这门学科不只与实验室实践相关，也与当前的政策相关。
• 读者面广。 出版社称本书适合本科生、研究生，也适合寻求开发更具可持续性的产品和工艺的新思路的业界人士。

局限

• 不是环境化学教材。 各章讲的是产品和工艺的设计；没有一个标题涉及污染物在空气、水或土壤中的行为，所以这一方面需要配合环境化学教材。
• 与版本相关。 关于能源脱碳与气候变化的新章以及对可持续发展目标的讨论属于第四版，早期版本的内容有所不同。
• 只有章名一级的信息。 出版社页面只显示章标题，没有节的大纲，因此学生应查看实书，了解每章深入到多少化学细节。

在课程中的定位

Lancaster 的书是本课程中专门讲授绿色化学（作为一种设计化学的方式）的书。Manahan 的 Environmental Chemistry 是对各环境圈层的全面综述，其中关于人类圈、产业生态学和绿色化学的章节与 Lancaster 的主题重叠；先读 Manahan，可以了解 Lancaster 的原则所要回应的环境问题的背景。Raff 和 Hites 的 Elements of Environmental Chemistry 发展了估算环境归趋所用的定量技能（质量平衡、动力学、寿命），而 Chemistry in Context 则是以社会议题为主线、较为易入门的读物，可持续性和绿色化学在其中反复出现。

若要在相关方面深入，Seinfeld 和 Pandis 的 Atmospheric Chemistry and Physics 讲述 Lancaster 脱碳一章背后的气候与空气污染科学，Schwarzenbach、Gschwend 和 Imboden 的 Environmental Organic Chemistry 则解释有机化学品在环境中如何分配和转化，而这正是要把危害从产品设计中排除的原因。

如何使用本书

本书面向本科生、研究生以及业界人士。出版社没有给出正式的先修要求；普通化学课程是合理的最低基础，有一些有机化学知识会有助于理解催化和可再生资源各章。

一个实用的安排：

• 核心： 按顺序读第 1–3 章，了解原则、生产问题和环境绩效。
• 按兴趣选择： 第 4–7 章，讲催化、环境友好的解决方案、可再生资源和新兴技术；选读与课程项目相符的部分。
• 系统层面： 在理解各项原则之后，读第 8–9 章的工艺设计与脱碳。
• 综合收尾： 第 10–11 章，即工业案例研究和综合方法；最好在熟悉前面各章之后阅读，并把前面的原则应用到这些案例上。

一个有用的练习是选一种熟悉的产品或工艺，用第 1 章的原则和第 3 章的衡量思路来评估它，再与第 10 章中的一个案例作比较。