Велики заслуги Павла Александровича в разработке и практическом применении методологии комплексного исследования водных объектов. Еще в 20-е годы в Гидрохимическом институте проводились исследования в бассейне Западного Маныча, изучались условия формирования вод в прудах, питающихся снеговыми и дождевыми водами с участием почвоведов и гидрологов. Под руководством Павла Александровича выполнялись исследования гидрохимического режима на реках Дон и Кубань, на малых реках и прудах степной зоны, на озерах Крыма, Приазовья и Северного Кавказа.
Большое внимание в этих работах Павел Александрович уделял методам анализа воды и иловых отложений (лечебных грязей). Обобщением методических разработок стало первое в мире руководство по методам анализа природных вод и донных отложений: «Методы химического анализа соленой воды (рапы) и озерной грязи», вышедшее в 1931 году. Формирование аналитической базы молодой гидрохимической науки он считал одной из главных задач института. Небольшой коллектив ученых института в период 20-30-х годов создал основу гидрохимии – методы определения главных компонентов химического состава природных вод: кальция, магния, натрия, сульфатов, хлоридов, сухого остатка, а также брома, йода, титана и многих других элементов.
Исключительно большое значение Павел Александрович придавал координации работы гидрохимиков, унификации методики гидрохимических исследований, распространению гидрохимических знаний и повышению квалификации специалистов-гидрохимиков. В 1915 году им основан печатный орган « Гидрохимические материалы», широко известный в России и за рубежом, организованы Всесоюзные гидрохимические совещания. Он способствовал открытию в институте аспирантуры по специальности «Гидрохимия», а также практикума по методам анализа природных вод, которые сыграли большую роль в координации научных исследований, в обмене опытом, обучении и повышении квалификации гидрохимиков.