主要研究领域为减污降碳协同战略、大气环境化学，重点研究城市与区域大气复合污染形成机制，环境影响及控制对策，主持完成国家973/863/支撑计划课题、国家自然科学基金课题、省部委重点课题等20余项，发表SCI论文200余篇，获国家级及省部级科技进步奖多项，研究成果为我国大气污染防治和珠江三角洲空气质量持续改善提供了科技支撑。

长期致力于大气复合污染研究、碳污协同减排研究，重点在大气颗粒物与复合污染识别、复杂源排放特征与多污染物协同控制、大气污染与温室气体协同控制方面开展深入研究。发表SCI学术论文350余篇，出版专著6部；获国家自然科学奖二等奖1项、国家科技进步二等奖3项和省部级科技奖励11项，获美国国家科学院院刊科扎雷利奖，获2018年联合国环境署“气候与清洁空气奖”团队奖，获何梁何利基金科学与技术进步奖。