Систематизация, обработка и обобщение результатов наблюдений дает возможность определить статистические характеристики загрязнения атмосферы, с помощью которых определяют динамические изменения в загрязнении атмосферы определенным веществом. К таким характеристикам принадлежат:
1. Среднее арифметическое значение концентрации примеси (загрязняющего вещества) (
) – среднесуточные, среднемесячные, среднегодовые, средние многолетние концентрации загрязняющих веществ (
), вычисленные по суммарным данным стационарных, передвижных, подфакельних постов наблюдений. Этот показатель определяют по формуле:
(1)
Где n – количество разовых концентраций, которые были определены за соответствующий период.
2. Среднее квадратическое отклонение результатов измерений от среднего арифметического: среднегодовых концентраций на постах от среднегодовой и средней многолетней концентрации по городу; разовых концентраций от среднегодовой концентрации по городу (района); среднегодовых концентраций для города от среднегодовой концентрации для группы городов; максимальных концентраций примеси для города за год от средней из максимальных концентраций примеси за год; разовых (среднесуточных) концентраций от среднемесячной и среднегодовой, среднемесячной – от среднегодовой и средней многолетней; среднегодовой – от средней многолетней:
(2)
3. Коэффициент вариации указывает на степень изменяемости концентрации примеси (загрязняющего вещества) и высчисляется по формуле:
(3)
где 
– средняя концентрация.
4. Максимальное значение концентрации примеси вычисляют, выбирая максимальную концентрацию (наибольшее значение) примеси из разовых, среднемесячных, среднесуточных, среднегодовых концентраций по небольшому количеству наблюдений, а также максимальную из разовых концентраций по данным подфакельных наблюдений и вычисляют среднюю из максимальных концентраций за год по группе городов по формуле:
(4)
где L - количество городов, которые рассматриваются.
5. Максимальную концентрацию примеси с заданной вероятностью ее превышения определяют из предположения логарифмически нормального распределения концентраций примесей в атмосфере для заданной вероятности ее превышения:
(5)
где 
– средняя концентрация; при Р = 0,1 %, z = 3,08; Р = 1 %, z = 2,33; Р = 5%, z = 1,65.
6. Индексы загрязнения атмосферы (ИЗА) количественно характеризуют уровень загрязнения атмосферы отдельной примесью, которая учитывает разность в скорости роста степени вредности веществ, приведенного к степени вредности диоксида серы, с ростом превышения ПДК:
Ii = (qi: ПДКі)Сi, (6)
где Сi, - константа, которая приобретает значения 1,7; 1,3; 1,0; 0,9, соответственно, для 1, 2, 3 и 4-го классов опасности веществ и дает возможность привести степень вредности i -того вещества к степени вредности диоксида серы.
7. Комплексный индекс загрязнения атмосферы города (КИЗА) является количественной характеристикой уровня загрязненности атмосферы, которая создается n -веществами, которые присутствуют в атмосфере города (или района города):
(7)
где n – количество примесей, которые рассматриваются (может включать все загрязняющие вещества, что присутствуют в атмосфере города, или только приоритетные вещества, которые определяют ее состояние). Его широко используют для сравнения степени загрязнения атмосферы в городах и регионах.
Для оценки изменений состояния атмосферного воздуха полученные средние концентрации загрязняющих веществ сравнивают с фоновыми концентрациями.
Фоновая концентрация – статистически возможная максимальная концентрация (Сф, мг/м3), характеризующая загрязнение атмосферы.
Ее определяют как значение концентрации, превышенное не более чем в 5 % случаев от общего количества наблюдений. Фоновая концентрация характеризует образованную всеми источниками, расположенными на данной территории, суммарную концентрацию. При отсутствии необходимых данных наблюдений фоновая концентрация может быть вычислена. Определение Сф для каждого поста наблюдений осуществляют по данным, полученным на протяжении периода от 2 до 5 лет. С целью повышения достоверности расчета Сф необходимо выбрать такой период наблюдений, на протяжении которого существенно не изменялся характер застройки в районе поста наблюдений, характеристики промышленных выбросов в радиусе 5 км от поста, расположение самого поста, а отбор и анализ проб осуществлялись по одинаковым методикам. При этом количество наблюдений должна быть не менее 200 на год относительно каждого вещества, а общее их количество за определенный период – не менее 800.
Для определения Сф могут быть использованы данные стационарных и подфакельных постов наблюдений. В результате обработки данных для каждого поста из всех результатов наблюдений находят значение С фі, где і = 0; 1; 2; 3; 4, которые отвечают разным градациям направления и скорости ветра w (табл. 7).
Таблица 7
Значение і в зависимости от скорости и направления ветра
| α | Румбы | Любой | Север | Восток | Юг | Запад |
| Десятки градусов | Любые | 32-4 | 5-13 | 14-22 | 23-31 | |
| w, м/с | 0-2 | 3- w* | ||||
| і |
Верхнюю границу скорости ветра w* определяют по условию, что скорость ветра в подконтрольной местности w > w* преобладает в 5% случаев. При определении ее для каждой с 5 градаций скорости и направления ветра значения концентраций qk (k – номер концентрации в і -той градации) вписывают в таблицу, после чего определяют количество наблюдений в каждой градации ni, которая при дальнейшей обработке должна быть не меньше 100. Если ni < 100, то значение С фі считается ориентировочным.
Данные подфакельных наблюдений группируют зоны по критерию расстояния от источника выбросов. Количество наблюдений в каждой зоне должна быть не меньше 200. Данные для каждой из них разделяют на две градации по скорости ветра. При скорости ветра 0-2 м/с і составляет 0; при скоростях ветра от 3 до w* м/с – от 1 до 4.
Отдают предпочтение Сф, полученным по подфакельным измерениям для тех районов города, где их значения больше чем Сф, рассчитанные по данным наблюдений на стационарных постах.
Фоновую концентрацию С фі можно определить одним из статистических расчетных методов или графически.
При оценке величины разностей Сф для пяти градаций рассчитывают значение 
і 
– соответственно среднее по всем градациям и среднее по всем градациям значение фоновой концентрации, кроме і = 0:
(8)
где 
- сумма пяти произведений С фі для каждой градации на количество измерений в данной градации ni;
(9)
Если максимальное и минимальное значения С ф при i = 0; 1; 2; 3; 4 удовлетворяют неравенство:
(10)
то для такого поста за Сф принимают значение 
независимо от направления и скорости ветра.
Если эти условия не выполняются, но минимальное и максимальное значения С фі при i = 0; 1; 2; 3; 4 удовлетворяют неравенство:
(11)
то для данного поста детализация Сф по направлению ветра не выполняется и по С фі в градации скорости ветра 0-2 м/с принимают значение С фо, а_в градации скорости ветра от 3 м/с до w* - значение С.
Когда условия (10) и (11) не выполняются, Сф представляют пятью значениями.
Для выяснения вредного действия нескольких загрязнителей определяют величину Сф по этим веществам. При этом для каждого пункта наблюдений и момента времени концентрация n веществ приводится к концентрации наиболее распространенной из них.
Например, при суммации влияния SO2 и NO2:
(12)
Полученные результаты обрабатывают так же, как и по отношению к одному веществу.
При проектировании промышленных предприятий и установлении предельно допустимых выбросов (ПДВ) данные о распределении фоновой концентрации по территории населенного пункта представляют в табличной форме.
В отдельных случаях можно ограничиться средним значением 
по городу. Для этого рассчитывают среднее значение 
по городу для каждой градации скорости и направления ветра. Для тех постов, где в градации, которая рассматривается, С фі отличается от среднего по городу менее чем на 25%, оно заменяется на среднее по городу значения .
При установлении ПДВ для реконструированных или действующих предприятий, их часть исключается из Сф по формуле:
С'ф = Сф(1-0,4С/Сф) при С ≥ Сф, (13)
С'ф = 0,2 Сф при С > Сф, (14)
где С'ф – фоновая концентрация без учета предприятия, которое рассматривается; С – максимальная концентрация, которая создается предприятием в точке размещения поста.
По результатам наблюдений и оценки состояния атмосферного воздуха определяют средние и максимальные концентрации загрязняющих веществ, а также фона, которые особенно важны при прогнозных вычислениях