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Difference between revisions of "Module SedimentQuality"

From MohidWiki

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(Sample)
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===Sample===
 
===Sample===
  
[[Category:MOHID Land]]
 
  
 
  !!!!!!!!!!!!!!!!!MAIN SEDIMENT OPTIONS!!!!!!!!!!!!!!!!
 
  !!!!!!!!!!!!!!!!!MAIN SEDIMENT OPTIONS!!!!!!!!!!!!!!!!
Line 116: Line 115:
 
  AE          : 15.1        ![kcal.mole-1] Initial Activation Energy
 
  AE          : 15.1        ![kcal.mole-1] Initial Activation Energy
 
  Acoef        : 0.391E-9    !same rate as original rates  !1E-7        ![s.day-1.pop-1] Rate Coefficient
 
  Acoef        : 0.391E-9    !same rate as original rates  !1E-7        ![s.day-1.pop-1] Rate Coefficient
  kp     : 12.3     ![L/mol] Salinity coefficient
+
  kp       : 12.3     ![L/mol] Salinity coefficient
 
  Temperature  : 35          ![ºC] Optimal Temperature     
 
  Temperature  : 35          ![ºC] Optimal Temperature     
 
   
 
   
Line 125: Line 124:
 
  <begin_RefractOM_C_Rate>
 
  <begin_RefractOM_C_Rate>
 
  AE          : 15.1
 
  AE          : 15.1
  Acoef        : 0.653E-11    !0.653E-10    !same rate as original rates  !1.67E-8
+
  Acoef        : 0.653E-11     
  kp     : 12.3
+
  kp       : 12.3
 
  Temperature  : 35
 
  Temperature  : 35
 
   
 
   
Line 138: Line 137:
 
  <begin_Heterotrophs_Rate>
 
  <begin_Heterotrophs_Rate>
 
  AE          : 15.19
 
  AE          : 15.19
  Acoef        : 1.01E-33    !5.00E-34    !5.00E-35 testing
+
  Acoef        : 1.01E-33     
  kp     : 12.3
+
  kp       : 12.3
 
  Temperature  : 35
 
  Temperature  : 35
 
   
 
   
  ConcMinCarbon : 1000.         ![kg/kgsoil] - labil and refractary organic carbon. below rate is maximum
+
  ConcMinCarbon : 1000.       ![kg/kgsoil] - labil and refractary organic carbon. below rate is maximum
 
  OptimumpH    : 7            ![] Optimum pH for reaction
 
  OptimumpH    : 7            ![] Optimum pH for reaction
 
  ConcOptO2    : 10          ![mg/L] Maxium conc. above rate will be maximum.
 
  ConcOptO2    : 10          ![mg/L] Maxium conc. above rate will be maximum.
Line 149: Line 148:
 
  <begin_Autotrophs_Rate>
 
  <begin_Autotrophs_Rate>
 
  AE          : 12.64
 
  AE          : 12.64
  Acoef        : 1.35E-25     !1.34E-25      !same rate as original rates  !6.68E-30  testing
+
  Acoef        : 1.35E-25  
  kp     : 12.3
+
  kp       : 12.3
 
  Temperature  : 35  
 
  Temperature  : 35  
 
   
 
   
  ConcMinAmmonia : 1.           ![mg/L] - ammonia min. below rate is maximum
+
  ConcMinAmmonia : 1.         ![mg/L] - ammonia min. below rate is maximum
 
  OptimumpH    : 7            ![] Optimum pH for reaction
 
  OptimumpH    : 7            ![] Optimum pH for reaction
 
  ConcOptO2    : 10          ![mg/L] Maxium conc. above rate will be maximum.
 
  ConcOptO2    : 10          ![mg/L] Maxium conc. above rate will be maximum.
Line 160: Line 159:
 
  <begin_Anaerobic_Rate>
 
  <begin_Anaerobic_Rate>
 
  AE          : 12.83
 
  AE          : 12.83
  Acoef        : 4.522E-30     !4.76E-33      !4.76E-30      !4.76E-23
+
  Acoef        : 4.522E-30  
  kp     : 12.3
+
  kp       : 12.3
 
  Temperature  : 35  
 
  Temperature  : 35  
 
   
 
   
 
  ConcMinNitrate : 1.          ![mg/L] - nitrate min. below rate is maximum
 
  ConcMinNitrate : 1.          ![mg/L] - nitrate min. below rate is maximum
  ConcMinCarbon : 1000.         ![kg/kgsoil] - labil and refractary organic carbon. below rate is maximum
+
  ConcMinCarbon : 1000.       ![kg/kgsoil] - labil and refractary organic carbon. below rate is maximum
  OptimumpH   : 7            ![] Optimum pH for reaction
+
  OptimumpH     : 7            ![] Optimum pH for reaction
 
  <end_Anaerobic_Rate>
 
  <end_Anaerobic_Rate>
 
    
 
    
Line 174: Line 173:
 
  <begin_AmmoniaToNitrate_Rate>
 
  <begin_AmmoniaToNitrate_Rate>
 
  AE          : 21
 
  AE          : 21
  Acoef        : 0.   !3.33E-04          ! 3.33E-01                          !Need for a standard value.
+
  Acoef        : 0.     !Need for a standard value.
  kp     : 12.3
+
  kp       : 12.3
 
  Temperature  : 35
 
  Temperature  : 35
 
   
 
   
Line 188: Line 187:
 
  AE          : 15.1
 
  AE          : 15.1
 
  Acoef        : 5E-07
 
  Acoef        : 5E-07
  kp     : 12.3
+
  kp       : 12.3
 
  Temperature  : 35
 
  Temperature  : 35
 
  <end_AmmoniaImobilization_Rate>
 
  <end_AmmoniaImobilization_Rate>
Line 197: Line 196:
 
  <begin_NitrateToNgas_Rate>
 
  <begin_NitrateToNgas_Rate>
 
  AE          : 12.6
 
  AE          : 12.6
  Acoef        : 1.431E-10   !1.746E-8      !1.00E-13  2E-7 gave similar results as original rates with 1E-13
+
  Acoef        : 1.431E-10
  kp     : 0
+
  kp       : 0
 
  Temperature  : 35  
 
  Temperature  : 35  
 
   
 
   
  ConcOptCarbon : 10000.         ![kg/kgsoil] - labil and refractary organic carbon. below rate is maximum
+
  ConcOptCarbon : 10000.     ![kg/kgsoil] - labil and refractary organic carbon. below rate is maximum
  OptimumpH   : 7           ![] Optimum pH for reaction
+
  OptimumpH     : 7           ![] Optimum pH for reaction
 
  <end_NitrateToNgas_Rate>
 
  <end_NitrateToNgas_Rate>
 
    
 
    
Line 211: Line 210:
 
  AE          : 15.1
 
  AE          : 15.1
 
  Acoef        : 5E-07
 
  Acoef        : 5E-07
  kp     : 12.3
+
  kp       : 12.3
 
  Temperature  : 35
 
  Temperature  : 35
 
  <end_NitrateImobilization_Rate>
 
  <end_NitrateImobilization_Rate>
Line 220: Line 219:
 
  <begin_Urea_Hydrolysis>
 
  <begin_Urea_Hydrolysis>
 
  AE     : 12.6
 
  AE     : 12.6
  Acoef       : 2.50E-04
+
  Acoef       : 2.50E-04
 
  kp     : 0
 
  kp     : 0
  Temperature : 35
+
  Temperature : 35
 
  <end_Urea_Hydrolysis>
 
  <end_Urea_Hydrolysis>
 
   
 
   
Line 229: Line 228:
 
   
 
   
 
  <begin_PhosphorusImobilization_Rate>
 
  <begin_PhosphorusImobilization_Rate>
  AE     : 15.1
+
  AE       : 15.1
  Acoef        : 1.955E-9    !5E-10        !5E-07 testing
+
  Acoef        : 1.955E-9     
  kp     : 12.3
+
  kp       : 12.3
 
  Temperature  : 35
 
  Temperature  : 35
 
   
 
   
Line 243: Line 242:
 
  <begin_methane_production>
 
  <begin_methane_production>
 
  AE     : 12.6
 
  AE     : 12.6
  Acoef       : 1.252E-12      !same rate as original rates !1E-13  testing
+
  Acoef       : 1.252E-12       
 
  kp     : 0
 
  kp     : 0
  Temperature : 35  
+
  Temperature : 35  
 
   
 
   
  OptimumpH   : 7            ![] Optimum pH for reaction
+
  OptimumpH   : 7            ![] Optimum pH for reaction
 
  <end_methane_production>
 
  <end_methane_production>
 
   
 
   
Line 256: Line 255:
 
  AE          : 15.19
 
  AE          : 15.19
 
  Acoef        : 5.00E-35
 
  Acoef        : 5.00E-35
  kp     : 12.3  
+
  kp       : 12.3  
 
  Temperature  : 35
 
  Temperature  : 35
 
   
 
   
Line 266: Line 265:
 
  AE          : 1.64E-04
 
  AE          : 1.64E-04
 
  Acoef        : 7.92E-10
 
  Acoef        : 7.92E-10
  kp     : 12.3
+
  kp       : 12.3
 
  Temperature  : 35     
 
  Temperature  : 35     
 
   
 
   
Line 277: Line 276:
 
  AE          : 2.02E-04
 
  AE          : 2.02E-04
 
  Acoef        : 2.58E-10
 
  Acoef        : 2.58E-10
  kp     : 12.3
+
  kp       : 12.3
 
  Temperature  : 35  
 
  Temperature  : 35  
  
Line 288: Line 287:
 
  AE          : 12.6                  
 
  AE          : 12.6                  
 
  Acoef        : 1.10E-13
 
  Acoef        : 1.10E-13
  kp     : 0
+
  kp       : 0
 
  Temperature  : 35  
 
  Temperature  : 35  
 
   
 
   
Line 302: Line 301:
 
   
 
   
 
  <begin_Heterotrophs>
 
  <begin_Heterotrophs>
  CN_RATIO                : 3.40        !
+
  CN_RATIO                : 3.40         
  CP_RATIO : 12.09      !
+
  CP_RATIO : 12.09       
  POPULATION_CARBON_RATIO : 950         !950        ![(#org/kgsoil)/(mgC/kgsoil)]
+
  POPULATION_CARBON_RATIO : 950       ![(#org/kgsoil)/(mgC/kgsoil)]
  CARBON_EFICIENCY        : 0.13        !
+
  CARBON_EFICIENCY        : 0.13         
  NITROGEN_EFICIENCY      : 0          !
+
  NITROGEN_EFICIENCY      : 0           
  MINIMUM_POPULATION      : 50000.     ![#org/kgsoil]
+
  MINIMUM_POPULATION      : 50000.     ![#org/kgsoil]
 
  <end_Heterotrophs>
 
  <end_Heterotrophs>
 
   
 
   
Line 313: Line 312:
 
  CN_RATIO                : 2.01  
 
  CN_RATIO                : 2.01  
 
  CP_RATIO : 13.82     
 
  CP_RATIO : 13.82     
  POPULATION_CARBON_RATIO : 9500      !9500
+
  POPULATION_CARBON_RATIO : 9500
 
  CARBON_EFICIENCY        : 0
 
  CARBON_EFICIENCY        : 0
 
  NITROGEN_EFICIENCY      : 0.01
 
  NITROGEN_EFICIENCY      : 0.01
Line 322: Line 321:
 
  CN_RATIO                : 3.40
 
  CN_RATIO                : 3.40
 
  CP_RATIO : 13.82     
 
  CP_RATIO : 13.82     
  POPULATION_CARBON_RATIO : 9500      !9500
+
  POPULATION_CARBON_RATIO : 9500
 
  CARBON_EFICIENCY        : 0.1
 
  CARBON_EFICIENCY        : 0.1
 
  NITROGEN_EFICIENCY      : 0.1
 
  NITROGEN_EFICIENCY      : 0.1
Line 331: Line 330:
 
  CN_RATIO                :8
 
  CN_RATIO                :8
 
  CP_RATIO :60     
 
  CP_RATIO :60     
  POPULATION_CARBON_RATIO :950        !950
+
  POPULATION_CARBON_RATIO :950
 
  CARBON_EFICIENCY        :0.1
 
  CARBON_EFICIENCY        :0.1
 
  NITROGEN_EFICIENCY      :0.1
 
  NITROGEN_EFICIENCY      :0.1
 
  <end_Sols>
 
  <end_Sols>
 +
 +
 +
[[Category:MOHID Land]]

Revision as of 09:41, 2 June 2011

Overview

This is the 0D module that handles sediment biological processes made by bacteria as organic matter mineralization, nitrification, denitrification and immobilization.

Main Processes

Main processes in SedimentQuality are organic matter mineralization, nitrification, denitrification and immobilization. These processes are simulated using a standard rate (s.day-1.pop-1) that is afected by temperature, pH, oxygen in case of aerobic processes and sustrate concentrations if exist. A maximum rate is computed calculating the standard rate at the actual temperature (day-1.pop-1) times bacteria population that conducts the process.

 MaxRate (day-1) = Standard Rate at actual Temperature (day-1.pop-1) * BacteriaPopulation

 ActualRate (day-1) = MaxRate (day-1) * Aerobiose/AnaerobioseTerm * pHTerm * OxygenTerm * SubstrateTerm


Organic Matter Mineralization

Organic matter is mineralized to ammonia with heterotrophic bacteria and also immobilization may occur in order to maintain bacteria C:N ratios.

Heterotrophic LPOM mineralization rate

Insert formula here


Heterotrophic RPOM mineralization rate

Insert formula here


Immobilization rate

Insert formula here


Nitrification

Nitrification rate

Insert formula here


Denitrification

Denitrification rate

Insert formula here


Other Features

Outputs

Output is done in terms of timeseries, HDF, and boxes following the MOHID standards.

References

Data File

Keywords

Properties Units:
dissolved                 - as from called - in MOHID Land mg/L
adsorbed/particulated     - as from called - in MOHID Land mg/kgsoil
gases:
CO2 and CH4               - same as adsorbed/particulated properties
N2                        - same as dissolved properties
exceptions:
oxygen                    - mol/L
hydrogen                  - mol/L
microorganisms population - #org/kgsoil
wind                      - km/day

OXYGEN   	            :  [0/1]       0      !Connect/Disconnect Oxygen computation 
SOL_BACTERIA 	            :  [0/1]       0	  !Connect/Disconnect Solubilizing bacteria computation 

DTSECONDS                  :  [s]       86400.   !dt to evaluate
NO3_LIMIT                  :  [mg/L]      0.     !Minimum value for denitrification or maximum value for 
                                                   !methane production in organic matter decay
NEW_RATES                  : [0/1]        0      !Connect/Disconnect new rates formulation using maximum * factors
IMOBILIZATION              : [0/1]        1      !Connect/Disconnect immobilization

EXPLICIT                   : [0/1]        1      !Explicit computation for time dicretization

Sample

!!!!!!!!!!!!!!!!!MAIN SEDIMENT OPTIONS!!!!!!!!!!!!!!!!
!++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

!NITROGEN 	: 1
!CARBON   	: 1
!PHOSPHORUS  	: 1	
OXYGEN   	: 1 
SOL_BACTERIA 	: 0	 

DTSECONDS    : 86400.
NO3_LIMIT    : 0. ![mg/L] Minimum value for denitrification or maximum value for methane production in organic matter decay
CHANGE_RATES : 0  !0 - original rates; 1-changed rates (removing concentrations from rates so do not change units)
NEW_RATES    : 1  !1 - new rates using maximum * factors
!IMOBILIZATION : 0

EXPLICIT : 1
!IMPLICIT  ! not working?
!SEMIIMP




!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!RATES!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

	!!!! Organic Matter Decay !!!!

<begin_Labil_OM_C_Rate>
AE           : 15.1         ![kcal.mole-1] Initial Activation Energy
Acoef        : 0.391E-9     !same rate as original rates   !1E-7         ![s.day-1.pop-1] Rate Coefficient
kp 	      : 12.3	     ![L/mol] Salinity coefficient		
Temperature  : 35           ![ºC] Optimal Temperature     

OptimumpH    : 7            ![] Optimum pH for reaction
ConcOptO2    : 10           ![mg/L] Maxium conc. above rate will be maximum.
<end_Labil_OM_C_Rate>

<begin_RefractOM_C_Rate>
AE           : 15.1
Acoef        : 0.653E-11     
kp 	      : 12.3
Temperature  : 35

OptimumpH    : 7            ![] Optimum pH for reaction
ConcOptO2    : 10           ![mg/L] Maxium conc. above rate will be maximum.
<end_RefractOM_C_Rate>
 

	!!!! Microorganisms Death !!!!!

<begin_Heterotrophs_Rate>
AE           : 15.19
Acoef        : 1.01E-33    
kp 	      : 12.3
Temperature  : 35

ConcMinCarbon : 1000.       ![kg/kgsoil] - labil and refractary organic carbon. below rate is maximum
OptimumpH    : 7            ![] Optimum pH for reaction
ConcOptO2    : 10           ![mg/L] Maxium conc. above rate will be maximum.
<end_Heterotrophs_Rate>

<begin_Autotrophs_Rate>
AE           : 12.64
Acoef        : 1.35E-25    
kp 	      : 12.3
Temperature  : 35 

ConcMinAmmonia : 1.         ![mg/L] - ammonia min. below rate is maximum
OptimumpH    : 7            ![] Optimum pH for reaction
ConcOptO2    : 10           ![mg/L] Maxium conc. above rate will be maximum.
<end_Autotrophs_Rate>

<begin_Anaerobic_Rate>
AE           : 12.83
Acoef        : 4.522E-30    
kp 	      : 12.3
Temperature  : 35 

ConcMinNitrate : 1.           ![mg/L] - nitrate min. below rate is maximum
ConcMinCarbon  : 1000.        ![kg/kgsoil] - labil and refractary organic carbon. below rate is maximum
OptimumpH      : 7            ![] Optimum pH for reaction
<end_Anaerobic_Rate>
 

	!!!! Nitrification !!!!!

<begin_AmmoniaToNitrate_Rate>
AE           : 21
Acoef        : 0.     !Need for a standard value.
kp 	      : 12.3
Temperature  : 35

OptimumpH    : 7            ![] Optimum pH for reaction
ConcOptO2    : 10           ![mg/L] Maxium conc. above rate will be maximum.
<end_AmmoniaToNitrate_Rate>


	!!!! Ammonia Immobilization !!!!!

<begin_AmmoniaImobilization_Rate>
AE           : 15.1
Acoef        : 5E-07
kp 	      : 12.3
Temperature  : 35
<end_AmmoniaImobilization_Rate>


	!!!! Denitrification !!!!!

<begin_NitrateToNgas_Rate>
AE           : 12.6
Acoef        : 1.431E-10  
kp 	      : 0
Temperature  : 35 

ConcOptCarbon : 10000.      ![kg/kgsoil] - labil and refractary organic carbon. below rate is maximum
OptimumpH     : 7           ![] Optimum pH for reaction
<end_NitrateToNgas_Rate>
 

	!!!! Nitrate Immobilization !!!!!

<begin_NitrateImobilization_Rate>
AE           : 15.1
Acoef        : 5E-07
kp 	      : 12.3
Temperature  : 35
<end_NitrateImobilization_Rate>


	!!!! Urea hydrolysis !!!!!

<begin_Urea_Hydrolysis>
AE	     : 12.6					
Acoef       : 2.50E-04
kp 	     : 0			
Temperature : 35
<end_Urea_Hydrolysis>


	!!!! Phsphorus Immobilization !!!!!

<begin_PhosphorusImobilization_Rate>
AE	      : 15.1					
Acoef        : 1.955E-9    
kp 	      : 12.3			
Temperature  : 35

OptimumpH    : 7            ![] Optimum pH for reaction
ConcOptO2    : 10           ![mg/L] Maxium conc. above rate will be maximum.
<end_PhosphorusImobilization_Rate>


	!!!! Methane Production !!!!! -> testing

<begin_methane_production>
AE	     : 12.6					
Acoef       : 1.252E-12      
kp 	     : 0		
Temperature : 35 

OptimumpH   : 7            ![] Optimum pH for reaction
<end_methane_production>


	!!!! Solubilizing Bacteria  !!!!!

<begin_Sol_Rate>	               
AE           : 15.19
Acoef        : 5.00E-35
kp 	      : 12.3 
Temperature  : 35

OptimumpH    : 7            ![] Optimum pH for reaction
ConcOptO2    : 10           ![mg/L] Maxium conc. above rate will be maximum.
<end_Sol_Rate>

<begin_Labil_OM_C_sol_Rate>
AE           : 1.64E-04
Acoef        : 7.92E-10
kp 	      : 12.3
Temperature  : 35     

OptimumpH    : 7            ![] Optimum pH for reaction
ConcOptO2    : 10           ![mg/L] Maxium conc. above rate will be maximum.
<end_Labil_OM_C_sol_Rate>


<begin_RefractOM_C_sol_Rate>
AE           : 2.02E-04
Acoef        : 2.58E-10
kp 	      : 12.3
Temperature  : 35 
OptimumpH    : 7            ![] Optimum pH for reaction
ConcOptO2    : 10           ![mg/L] Maxium conc. above rate will be maximum.
<end_RefractOM_C_sol_Rate>


<begin_Solubilizing_Rate>	        
AE           : 12.6	                
Acoef        : 1.10E-13			
kp 	      : 0
Temperature  : 35 

OptimumpH    : 7            ![] Optimum pH for reaction
ConcOptO2    : 10           ![mg/L] Maxium conc. above rate will be maximum.
<end_Solubilizing_Rate>




!!!!!!!!!!!!!!!!!!MICROORGANISMS!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

<begin_Heterotrophs>
CN_RATIO                : 3.40        
CP_RATIO		: 12.09       
POPULATION_CARBON_RATIO : 950        ![(#org/kgsoil)/(mgC/kgsoil)]
CARBON_EFICIENCY        : 0.13        
NITROGEN_EFICIENCY      : 0           
MINIMUM_POPULATION      : 50000.     ![#org/kgsoil]
<end_Heterotrophs>

<begin_Autotrophs>
CN_RATIO                : 2.01 
CP_RATIO		: 13.82    
POPULATION_CARBON_RATIO : 9500
CARBON_EFICIENCY        : 0
NITROGEN_EFICIENCY      : 0.01
MINIMUM_POPULATION      : 500.
<end_Autotrophs>

<begin_Anaerobic>
CN_RATIO                : 3.40
CP_RATIO		: 13.82    
POPULATION_CARBON_RATIO : 9500
CARBON_EFICIENCY        : 0.1
NITROGEN_EFICIENCY      : 0.1
MINIMUM_POPULATION      : 5000.
<end_Anaerobic>

<begin_Sols>
CN_RATIO                :8
CP_RATIO		:60    
POPULATION_CARBON_RATIO :950
CARBON_EFICIENCY        :0.1
NITROGEN_EFICIENCY      :0.1
<end_Sols>