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還元性雰囲気とは、酸素やその他の酸化性ガスや蒸気が存在しないために酸化が防止され、水素、一酸化炭素、メタン、硫化水素などの活性還元性ガスを含み、これらが容易に酸化されて遊離酸素が除去される雰囲気のことです。原生代以前の初期の地球には還元性の前生物的雰囲気がありましたが、約25億年前の新始生代後期から、地球の大気は酸素が大幅に増加し、分子状酸素（二酸素、O 2）が主な酸化剤として過剰になった酸化性雰囲気に変化しました。
鉄鋳造所の主な使命は、酸化鉄（精製された鉄鉱石）を鉄金属に変換することです。この還元は通常、天然ガス、水素（H 2）、一酸化炭素の混合物からなる還元雰囲気を使用して行われます。副産物は二酸化炭素です。[ 1 ]
金属加工では、金属を腐食させることなく金属応力を緩和するために、焼鈍炉で還元雰囲気が使用されます。通常、非酸化性ガス（通常は窒素またはアルゴン）がキャリアガスとして使用され、希釈された還元ガスを使用できます。これは通常、燃料の燃焼生成物を使用し、CO:CO 2の比率を調整することによって実現されます。ただし、金属加工業界で一般的に使用される他の還元雰囲気には、解離アンモニア、真空、および適切な純度の N 2、Ar、および H 2ガスの直接混合などがあります。[ 2 ]
還元雰囲気は、焼成中の陶磁器に特定の効果をもたらすためにも使用されます。還元雰囲気は、燃料窯で通風を弱め、窯内の酸素を遮断することによって作り出されます。酸素濃度が低下すると燃料の不完全燃焼が起こり、窯内の炭素濃度が上昇します。高温では、炭素が釉薬の着色剤として使用される金属酸化物中の酸素と結合し、酸素を除去します。この酸素の減少により、釉薬中の金属が酸化されていない状態で見えるようになるため、釉薬の色が変化します。還元雰囲気は、粘土本体の色にも影響を与える可能性があります。ほとんどの炻器のように、粘土本体に鉄が含まれている場合、還元雰囲気によって鉄の色も変化します。
ほとんどの商業用焼却炉では、炭素を含む排煙の発生を促すために、全く同じ条件が作り出されます。これらの排煙は、酸素が徐々に注入される再燃焼トンネル内で酸化されます。この発熱酸化反応によって、再燃焼トンネルの温度が維持されます。このシステムにより、固形物の体積が減少する焼却炉部分では、より低い温度で処理することが可能になります。
初期地球の大気は還元性であったと広く推測されている。生命の起源に関するいくつかの仮説に関連するミラー・ユーリー実験では、メタン、アンモニア、硫化水素の混合大気からなる還元性大気中での反応が行われた。[ 3 ] [ 4 ]生命の起源に関するいくつかの仮説では、シアン化水素（HCN） からなる還元性大気を想定している。実験では、HCNはアンモニアの存在下で重合してアミノ酸を含む様々な生成物を与えることが示されている。[ 5 ]同じ原理が 火星、金星、タイタンにも当てはまる。
シアノバクテリアは、酸素発生型光合成を進化させた最初の光合成独立栄養生物であると考えられており、太古代後半にかけて地球の海洋、地表、大気中の還元剤を枯渇させ、大気中の酸素濃度を徐々に上昇させ、酸化性大気と呼ばれる状態に変化させた。この酸素濃度の上昇は、当初3億年に及ぶ氷河期を引き起こし、当時ほとんどが嫌気性生物が優勢だった生物圏を壊滅させ、生き残った嫌気性コロニーは、新たに進化した好気性生物と共生する微生物マットへと進化せざるを得なくなった。好気性細菌の一部は最終的に他の嫌気性生物（おそらく古細菌）の内部共生体となり、その結果生じた共生発生は、全く新しい生命の系統である真核生物の進化につながり、真核生物はミトコンドリアの好気呼吸を利用して細胞活動のエネルギー源とし、生命が繁栄し、ますます複雑な形態へと進化することを可能にした。[ 6 ]大気中の酸素の増加は、最終的にオゾン層も形成し、そうでなければ地表の水を光分解して陸上や海洋表面での生命を不可能にする有害な電離紫外線を遮断した。
仮説上の初期の還元性大気とは対照的に、冥王代の大気中の酸素濃度は今日と似ていたという証拠が存在する。[ 7 ]これらの結果は、生命誕生以前の構成要素が銀河系の他の場所から運ばれてきたことを示唆している。しかし、これらの結果は、嫌気性生物から好気性生物への生命の旅に関する既存の理論と矛盾するものではない。これらの結果は、初期の大気中の炭素、水素、硫黄を含むガス分子の性質を定量化しているが、空気中の遊離酸素がはるか後に上昇したことについては何も明らかにしていない。[ 8 ]