Study of acid-base balance in the soil-groundwater system
The interaction between pH-buffer systems of soil and groundwater may play a role in shaping the hydrogeochemical conditions that affect pH stability in these two environments. Despite extensive studies of soil and groundwater, the related behavior of these systems remains poorly understood, especia...
Збережено в:
| Дата: | 2026 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine
2026
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/354142 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Geofizicheskiy Zhurnal |
Репозитарії
Geofizicheskiy Zhurnal| _version_ | 1868928790579642368 |
|---|---|
| author | Khakhel, O.A. Romashko, T.P. |
| author_facet | Khakhel, O.A. Romashko, T.P. |
| author_institution_txt_mv | [] |
| author_sort | Khakhel, O.A. |
| baseUrl_str | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-06-24T13:06:28Z |
| description | The interaction between pH-buffer systems of soil and groundwater may play a role in shaping the hydrogeochemical conditions that affect pH stability in these two environments. Despite extensive studies of soil and groundwater, the related behavior of these systems remains poorly understood, especially under conditions of spatial heterogeneity and anthropogenic influence. This study aims to investigate the interaction between soil pH-buffering mechanisms and groundwater chemistry, focusing on identifying the dominant processes governing pH regulation. We measured pH, total alkalinity, calcium ion concentrations, and components of the carbonate buffer system. Soil and groundwater exhibited an interrelated buffering mechanism. pH stabilization in the studied system was controlled by the combined effect of multiple buffering mechanisms, including mineral equilibria, ion exchange, and solution-phase reactions. These processes operated in a coupled manner and were influenced by hydrodynamic conditions and local environmental factors. A conceptual model of «collective buffering action» is proposed to describe the integrated effect of interacting buffering processes, whereby soils and groundwater function as an integrated acid-base system. The model is intended as a qualitative framework rather than a fully quantitative representation. Three phases of buffer interaction between soil and groundwater were identified, ranging from background equilibrium to developed alkalization or acidification, with opposite or synchronized shifts in the pH of soil and groundwater depending on the phase. This mechanism can give early warnings of acid-base disturbances and has practical implications for hydrological environmental monitoring. |
| doi_str_mv | 10.24028/gj.v48i3.354142 |
| first_indexed | 2026-06-25T01:03:06Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | journalsuranua-geofizicheskiy-article-354142 |
| institution | Geofizicheskiy Zhurnal |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-06-25T01:03:06Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | |
| spelling | journalsuranua-geofizicheskiy-article-3541422026-06-24T13:06:28Z Study of acid-base balance in the soil-groundwater system Вивчення кислотно-лужного балансу в системі ґрунт—підземні води Khakhel, O.A. Romashko, T.P. soil pH groundwater pH pH-buffers interaction pH ґрунту pH ґрунтових вод взаємодія pH-буферів The interaction between pH-buffer systems of soil and groundwater may play a role in shaping the hydrogeochemical conditions that affect pH stability in these two environments. Despite extensive studies of soil and groundwater, the related behavior of these systems remains poorly understood, especially under conditions of spatial heterogeneity and anthropogenic influence. This study aims to investigate the interaction between soil pH-buffering mechanisms and groundwater chemistry, focusing on identifying the dominant processes governing pH regulation. We measured pH, total alkalinity, calcium ion concentrations, and components of the carbonate buffer system. Soil and groundwater exhibited an interrelated buffering mechanism. pH stabilization in the studied system was controlled by the combined effect of multiple buffering mechanisms, including mineral equilibria, ion exchange, and solution-phase reactions. These processes operated in a coupled manner and were influenced by hydrodynamic conditions and local environmental factors. A conceptual model of «collective buffering action» is proposed to describe the integrated effect of interacting buffering processes, whereby soils and groundwater function as an integrated acid-base system. The model is intended as a qualitative framework rather than a fully quantitative representation. Three phases of buffer interaction between soil and groundwater were identified, ranging from background equilibrium to developed alkalization or acidification, with opposite or synchronized shifts in the pH of soil and groundwater depending on the phase. This mechanism can give early warnings of acid-base disturbances and has practical implications for hydrological environmental monitoring. Взаємодія між системами pH-буфера ґрунту та підземних вод може відігравати певну роль у формуванні гідрогеохімічних умов, що впливають на стабільність pH у цих двох середовищах. Незважаючи на широкі дослідження ґрунту та підземних вод, пов’язана поведінка цих систем залишається недостатньо вивченою, особливо в умовах просторової гетерогенності та антропогенного впливу. Ця робота має на меті вивчити взаємодію між механізмами буфера pH ґрунту та хімією підземних вод, зосереджуючись на визначенні домінантних процесів, що керують регуляцією pH, шляхом вимірювання pH, загальної лужності, концентрації іонів кальцію та компонентів карбонатної буферної системи. Ґрунт та підземні води показали взаємопов’язаний буферний механізм. Стабілізація pH у досліджуваній системі контролюється комбінованим впливом кількох буферних механізмів, включаючи мінеральну рівновагу, іонний обмін та реакції у розчинній фазі. Аналіз показує, що ці процеси діють пов’язано та залежать від гідродинамічних умов та місцевих факторів навколишнього середовища. Запропоновано концептуальну модель «колективної буферної дії» для опису інтегрованого ефекту взаємодіючих буферних процесів, завдяки яким ґрунти та ґрунтові води функціонують як інтегрована кислотно-лужна система. Модель призначена для якісної інтерпретації, радше ніж для повного кількісного представлення. Було визначено три фази буферної взаємодії між ґрунтом та ґрунтовими водами, починаючи від фонової рівноваги до розвиненого підлужування або підкислення, з протилежними або синхронізованими зрушеннями pH ґрунту та ґрунтових вод залежно від фази. Цей механізм може служити раннім індикатором попередження порушень кислотно-лужного балансу та має практичне значення для гідрологічного моніторингу навколишнього середовища. S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine 2026-06-24 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/354142 10.24028/gj.v48i3.354142 Geofizicheskiy Zhurnal; Vol. 48 No. 3 (2026) Геофизический журнал; Том 48 № 3 (2026) Геофізичний журнал; Том 48 № 3 (2026) 2524-1052 0203-3100 en https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/354142/350876 Copyright (c) 2026 Tamila Romashko, Олег Хахель https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0 |
| spellingShingle | soil pH groundwater pH pH-buffers interaction Khakhel, O.A. Romashko, T.P. Study of acid-base balance in the soil-groundwater system |
| title | Study of acid-base balance in the soil-groundwater system |
| title_alt | Вивчення кислотно-лужного балансу в системі ґрунт—підземні води |
| title_full | Study of acid-base balance in the soil-groundwater system |
| title_fullStr | Study of acid-base balance in the soil-groundwater system |
| title_full_unstemmed | Study of acid-base balance in the soil-groundwater system |
| title_short | Study of acid-base balance in the soil-groundwater system |
| title_sort | study of acid-base balance in the soil-groundwater system |
| topic | soil pH groundwater pH pH-buffers interaction |
| topic_facet | soil pH groundwater pH pH-buffers interaction pH ґрунту pH ґрунтових вод взаємодія pH-буферів |
| url | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/354142 |
| work_keys_str_mv | AT khakheloa studyofacidbasebalanceinthesoilgroundwatersystem AT romashkotp studyofacidbasebalanceinthesoilgroundwatersystem AT khakheloa vivčennâkislotnolužnogobalansuvsistemígruntpídzemnívodi AT romashkotp vivčennâkislotnolužnogobalansuvsistemígruntpídzemnívodi |