Obviamente, cada tipo de problema de contaminación atmosférica puede requerir una forma distinta de estándar. Para muchos contaminantes, un nivel máximo permisible en el aire durante un período específico de tiempo es establecido como el ‘estándar’. Este es el enfoque usado por las Naciones Unidas y la mayoría de los países para contaminantes comunes del aire. El nivel de contaminación en el aire es usualmente descrito como la cantidad de ese compuesto por unidad de aire, o la concentración de ese compuesto en el aire. Sin embargo, hay muchos casos donde los límites de concentración no son el mejor enfoque para establecer algunos estándares, como será discutido más adelante.

Cuando los límites en concentración aparecen como el enfoque más lógico, se hace necesario definir un tiempo asociado para promediar. Los seres humanos, animales y plantas en general pueden soportar bajas dosis de aire contaminado durante cortos lapsos de tiempo con muy poco, o sin sufrir daño del todo. Por lo tanto, junto a cada estándar debe indicarse un período de tiempo sobre el cual ese estándar es aplicable. Períodos de una hora, ocho horas, veinticuatro horas y un año han sido todos usados como un tiempo apropiado para promediar diferentes contaminantes. En algunas ocasiones es necesario definir dos o más estándares para un único contaminante. Por ejemplo, en los Estados Unidos, existe un estándar de ozono de 85 ppb sobre un período de 8 horas y 120 ppb para una hora. En esta situación, ambos estándares son necesarios porque el ozono es dañino al nivel más alto de 120 ppb en solo una hora, mientras que 85 ppb pueden ocasionar daño sobre un período de 8 horas, incluso si el nivel de 120 ppb nunca es alcanzado. Una vez que los estándares y los períodos de tiempo han sido decididos, entonces es necesario determinar si el cumplimiento de algún estándar para cada hora del día o en el año es necesario; o si algún número de violaciones del estándar debe ser permitido en un año dado; o para varios años, para tomar en cuenta las condiciones ocasionales de clima poco común o eventos particulares de emisión. Algunos estándares no permiten ninguna excedencia, mientras que otros permiten una o más excedencia por año o en un período de tres años.

Un límite de concentración trae consigo la implicancia que debe existir un nivel seguro para un contaminante (i.e. calidad de aire con niveles de contaminación por debajo del estándar). No obstante, esa conclusión no es del todo correcta. Combinaciones de contaminantes pueden ser un problema incluso a niveles muy bajos, y la investigación realizada indica que puede haber compuestos para los cuales no existe un nivel seguro. Por ende, un límite de concentración puede ser engañoso. Algunos investigadores han planteado que el material particulado fino no tiene nivel seguro. Se ha indicado en algunos estudios que personas más sensible o vulnerables pueden ser seriamente afectadas o muertas debido a cualquier nivel medible de material particulado fino. Similarmente, algunos investigadores han sugerido que no existe nivel de seguridad para los contaminantes que causan cáncer. Por el contrario, a medida que los niveles de un contaminante que produce cáncer aumentan, la probabilidad de que una persona expuesta pueda desarrollar cáncer también puede aumentar, pero hay una pequeña pero finita probabilidad de formación de cáncer incluso a los niveles más bajos. Esto ha llevado a intentos por implementar estándares para algunos contaminantes en términos de la probabilidad de causar algún efecto negativo en la salud, tales como requiriendo niveles de un elemento cancerígeno tal que el riesgo de que una persona desarrolle cáncer durante 70 años de exposición sea de uno en un millón.

Visibilidad y estándares de olores son más subjetivos e incluyen más de un contaminante. Por esta razón, ellos no se acomodan bien a estándares de concentración. En el caso de visibilidad, el rango visual (la distancia a la cual un objeto grande puede ser percibido) o alguna forma de medición de luz por dispersión son las formas más comunes de establecer un estándar. En el caso de olores, criterios basados en paneles de jueces o dilución de una muestra hasta que no pueda ser percibida han sido usados para definir sus estándares.

Los procesos asociados con cambio climático global están vinculados a varios contaminantes y aún no se comprende bien su comportamiento como para establecer límites claros de concentración para los elementos que contribuyen a este fenómeno. Debido a lo anterior, dióxido de carbono (CO2) es normalmente usado como un representante dado que es el compuesto más común asociado al calentamiento global. Contaminantes vinculados al cambio climático tales como gas natural y óxido nitroso (N2O) son usualmente calculados en función de la cantidad de CO2 que produciría un impacto equivalente sobre el clima (absorción de calor). A partir de este procedimiento se establecen metas en términos de tasas de emisión de CO2 equivalente comparándolas con algún punto fijo en el tiempo. Por ejemplo, el año 1990 fue considerado como un punto de referencia importante por las discusiones en Kioto. Algunos programas de cambio climático establecen metas globales de reducción de emisiones en lugar de objetivos específicos de concentración de CO2.

Los estándares de concentración son típicamente definidos como valores volumétricos o másicos. Por ejemplo, 250 ppmv (partes por millón en volumen) es una forma de medición volumétrica. Esto es lo mismo que decir que hay 250 mililitros de un compuesto en un millón de mililitros de aire. Otra forma de pensar sobre esto es que este valor es el número de moléculas del contaminante presente en un millón de moléculas del aire recolectado. 100 microgramos por metro cúbico es una medición másica y significa que el contaminante presente en un metro cúbico de aire pesa 100 microgramos. Estas unidades de medición y procesos utilizados para definir los estándares son discutidos en mayor detalle en el Capítulo 2.