通过碳气溶胶的观测体系、基本分析方法、记录重建、数值模式等多学科手段交叉集成，开展碳气溶胶物理、化学以及光学特征研究，以探明碳气溶胶的基本特征、气溶胶的大气化学过程、气溶胶的气候效应、气溶胶对环境和人体健康的影响。

本研究室较早采用热/光碳分析技术，开展14个重要城市以及西部背景大气碳气溶胶的系统观测，获得其时空分布特征，并率先将黑碳示踪法引入到计算二次碳气溶胶浓度，开发使用8个碳组分进行碳气溶胶来源解析；并且将气溶胶热光反射法应用于沉积物土壤中，使得气溶胶和土壤沉积物这两类不同介质的方法首次统一起来，而热光分析法成为最有效的区分不同碳组分和焦碳与烟炱的方法；应用该方法，首次重建了南亚和中国东部过去50-150年大气黑碳变化历史，在国际上最先确证了其对青藏高原冰川错季节消融的贡献及南亚工业排放对青藏高原地区的影响；同时开发出专门针对黑碳大气化学模拟的WRF-BC模式，应用于黑碳来源、分布与输送研究，并尝试通过CMAQ模式加深对二次碳气溶胶的机制理解等。目前研究室具有碳气溶胶物理/化学/光学特征采样分析、高精度和多物种实时在线分析以数值模拟等在内的综合集成系统。同时3台热光碳分析分别针对沉积、气溶胶，黄土冰芯的类型碳专门分析。

例如：我国14个城市大气中碳气溶胶浓度的分布图(Cao et al., 2007)