Указаны алгоритмы оптимизации месторасположения и количества пунктов наблюдения за состоянием атмосферы. Исследование проведено с учетом двойственности задачи оптимизации системы мониторинга атмосферы. На основе данных о среднемесячной концентрации NO2 в г. Ростове-на-Дону в 2002, 2003 гг. проведен анализ возможности интерполяции при определении фоновых загрязнений атмосферы и эффективности такого подхода. Предложена модификация стандартного интерполяционного метода, позволяющая снизить относительную погрешность результатов интерполяции. Сделан ряд выводов о состоянии системы мониторинга атмосферы г. Ростова-на-Дону.