国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室依托于南开大学，于2004年12月由
国家环境保护总局批准正式建设。重点实验室的主要社会功能是为环境管理和决策提供科技支撑，以实现改善大气环境质量、保障人民群众身体健康和保护社会福利的目标。
实验室实行“开放、流动、联合、竞争”的运行管理机制，主要
研究方向有：城市环境空气颗粒物源解析技术的基础理论与应用研究；城市、城际、区域性和跨国的空气颗粒物污染及防治技术、规划以及行动计划研究；开放源、流动源和固定源的颗粒物监测、
检测技术研究与设备开发；开放源、流动源和固定源的污染治理技术研究与设备开发；
地理信息系统、遥感和全球定位系统(3S)技术在空气污染防治中的应用研究等。
重点实验室的前身为
南开大学环境科学与工程学院大气颗粒物项目、
国家自然基金课题以及天津市及其他省市相关内容的科技发展项目，取得了多项研究成果。从“六五”期间开始自行研发化学质量平衡受体模型并不断地进行创新研究，2000年以来提出的“二重源解析”技术，在学术上取得了突破性的重要成果。二重源解析技术成功地解析出各排放源类初始态和扬尘态颗粒物的贡献值和分担率，从而解决了国内外尚未解决的同一源类的颗粒物以不同的排放方式和排放途径进入到环境空气中而导致的解析结果的不确定性问题。
本着为环境管理服务的宗旨，该实验室不断地将最新的研究成果推广应用到城市
大气颗粒物污染防治工作中，这些城市包括北京、天津、石家庄、济南、太原、乌鲁木齐、银川、沈阳、郑州、南京、厦门、唐山、邯郸、安阳、焦作、葫芦岛、无锡、鞍山、开封、深圳、秦皇岛等。承担和合作承担的课题多次获得省部级奖励。
针对颗粒物源类样品采集技术存在的问题，自主开发了颗粒物再悬浮采样器、烟气湍流混合稀释采样器、机动车尾气随车采样器、颗粒物真密度测定仪、双通道便携式TSP/PM10/PM2.5采样器等系列仪器，这些仪器设备填补了我国在该领域的空白，并已申请多项专利。根据实际需要，开发了具有自主知识产权的化学质量平衡受体模型软件NKCMB和大气污染源管理系统软件NKAPS。本实验室建立了整套的源解析技术规范。
重点实验室的研究人员由固定人员、客座人员和研究生三部分组成。目前有固定人员14名，其中高级研究人员10名，中级研究人员4名，拥有博士学位和在职攻读博士学位12人。目前有客座人员10名，其中高级研究人员9名，实验辅助人员2名。还需要引进更多人才加盟到重点实验室。目前在城市环境空气颗粒物污染防治领域已形成较强的研究队伍并取得了国内外公认的系列研究成果。公开发表城市空气颗粒物污染防治理论和技术方面的相关文章百余篇。