chem/isorev.F

   1 !=======================================================================
   2 !
   3 ! *** ISORROPIA CODE
   4 ! *** SUBROUTINE ISRP1R
   5 ! *** THIS SUBROUTINE IS THE DRIVER ROUTINE FOR THE REVERSE PROBLEM OF
   6 !     AN AMMONIUM-SULFATE AEROSOL SYSTEM.
   7 !     THE COMPOSITION REGIME IS DETERMINED BY THE SULFATE RATIO AND BY
   8 !     THE AMBIENT RELATIVE HUMIDITY.
   9 !
  10 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
  11 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
  12 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
  13 !
  14 !  REVISION HISTORY:                                                   *
  15 !    Original code was provided by Dr. ATHANASIOS NENES, Georgia Tech, in 2000
  16 !    Revised by Y. Zhang, AER, Inc. to incorporate v1.5 into MADRID, 2000
  17 !    Revised by Y. Zhang and Xiao-Ming Hu to incorporate it along with MADRID into WRF/Chem, 2005
  18 !    Updated by Xiao-Ming Hu and Y. Zhang, NCSU to v. 1.7, Oct., 2007
  19 !=======================================================================
  20 !
  21       SUBROUTINE ISRP1R (WI, RHI, TEMPI)
  22       USE ISRPIA
  23       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
  24 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
  25       DIMENSION WI(NCOMP)
  26 !
  27 ! *** INITIALIZE COMMON BLOCK VARIABLES *********************************
  28 !
  29       CALL INIT1 (WI, RHI, TEMPI)
  30 !
  31 ! *** CALCULATE SULFATE RATIO *******************************************
  32 !
  33       IF (RH.GE.DRNH42S4) THEN         ! WET AEROSOL, NEED NH4 AT SRATIO=2.0
  34          SULRATW = GETASR(WAER(2), RHI)     ! AEROSOL SULFATE RATIO
  35       ELSE
  36          SULRATW = 2.0D0                    ! DRY AEROSOL SULFATE RATIO
  37       ENDIF
  38       SULRAT  = WAER(3)/WAER(2)         ! SULFATE RATIO
  39 !
  40 ! *** FIND CALCULATION REGIME FROM (SULRAT,RH) **************************
  41 !
  42 ! *** SULFATE POOR
  43 !
  44       IF (SULRATW.LE.SULRAT) THEN
  45 !
  46       IF(METSTBL.EQ.1) THEN
  47          SCASE = 'K2'
  48          CALL CALCK2                 ! Only liquid (metastable)
  49       ELSE
  50 !
  51          IF (RH.LT.DRNH42S4) THEN
  52             SCASE = 'K1'
  53             CALL CALCK1              ! NH42SO4              ; case K1
  54 !
  55          ELSEIF (DRNH42S4.LE.RH) THEN
  56             SCASE = 'K2'
  57             CALL CALCK2              ! Only liquid          ; case K2
  58          ENDIF
  59       ENDIF
  60 !
  61 ! *** SULFATE RICH (NO ACID)
  62 !
  63       ELSEIF (1.0.LE.SULRAT .AND. SULRAT.LT.SULRATW) THEN
  64       W(2) = WAER(2)
  65       W(3) = WAER(3)
  66 !
  67       IF(METSTBL.EQ.1) THEN
  68          SCASE = 'B4'
  69          CALL CALCB4                 ! Only liquid (metastable)
  70          SCASE = 'L4'
  71       ELSE
  72 !
  73          IF (RH.LT.DRNH4HS4) THEN
  74             SCASE = 'B1'
  75             CALL CALCB1              ! NH4HSO4,LC,NH42SO4   ; case B1
  76             SCASE = 'L1'
  77 !
  78          ELSEIF (DRNH4HS4.LE.RH .AND. RH.LT.DRLC) THEN
  79             SCASE = 'B2'
  80             CALL CALCB2              ! LC,NH42S4            ; case B2
  81             SCASE = 'L2'
  82 !
  83          ELSEIF (DRLC.LE.RH .AND. RH.LT.DRNH42S4) THEN
  84             SCASE = 'B3'
  85             CALL CALCB3              ! NH42S4               ; case B3
  86             SCASE = 'L3'
  87 !
  88          ELSEIF (DRNH42S4.LE.RH) THEN
  89             SCASE = 'B4'
  90             CALL CALCB4              ! Only liquid          ; case B4
  91             SCASE = 'L4'
  92          ENDIF
  93       ENDIF
  94 !
  95       CALL CALCNH3P          ! Compute NH3(g)
  96 !
  97 ! *** SULFATE RICH (FREE ACID)
  98 !
  99       ELSEIF (SULRAT.LT.1.0) THEN
 100       W(2) = WAER(2)
 101       W(3) = WAER(3)
 102 !
 103       IF(METSTBL.EQ.1) THEN
 104          SCASE = 'C2'
 105          CALL CALCC2                 ! Only liquid (metastable)
 106          SCASE = 'M2'
 107       ELSE
 108 !
 109          IF (RH.LT.DRNH4HS4) THEN
 110             SCASE = 'C1'
 111             CALL CALCC1              ! NH4HSO4              ; case C1
 112             SCASE = 'M1'
 113 !
 114          ELSEIF (DRNH4HS4.LE.RH) THEN
 115             SCASE = 'C2'
 116             CALL CALCC2              ! Only liquid          ; case C2
 117             SCASE = 'M2'
 118          ENDIF
 119       ENDIF
 120 !
 121       CALL CALCNH3P
 122 !
 123       ENDIF
 124       RETURN
 125 !
 126 ! *** END OF SUBROUTINE ISRP1R *****************************************
 127 !
 128       END SUBROUTINE ISRP1R
 129
 130 !=======================================================================
 131 !
 132 ! *** ISORROPIA CODE
 133 ! *** SUBROUTINE ISRP2R
 134 ! *** THIS SUBROUTINE IS THE DRIVER ROUTINE FOR THE REVERSE PROBLEM OF
 135 !     AN AMMONIUM-SULFATE-NITRATE AEROSOL SYSTEM.
 136 !     THE COMPOSITION REGIME IS DETERMINED BY THE SULFATE RATIO AND BY
 137 !     THE AMBIENT RELATIVE HUMIDITY.
 138 !
 139 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
 140 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
 141 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
 142 !
 143 !=======================================================================
 144 !
 145       SUBROUTINE ISRP2R (WI, RHI, TEMPI)
 146       USE ISRPIA
 147       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
 148 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
 149       DIMENSION WI(NCOMP)
 150       LOGICAL   TRYLIQ
 151 !
 152 ! *** INITIALIZE ALL VARIABLES IN COMMON BLOCK **************************
 153 !
 154       TRYLIQ = .TRUE.             ! Assume liquid phase, sulfate poor limit
 155 !
 156 10    CALL INIT2 (WI, RHI, TEMPI)
 157 !
 158 ! *** CALCULATE SULFATE RATIO *******************************************
 159 !
 160       IF (TRYLIQ .AND. RH.GE.DRNH4NO3) THEN ! *** WET AEROSOL
 161          SULRATW = GETASR(WAER(2), RHI)     ! LIMITING SULFATE RATIO
 162       ELSE
 163          SULRATW = 2.0D0                    ! *** DRY AEROSOL
 164       ENDIF
 165       SULRAT = WAER(3)/WAER(2)
 166 !
 167 ! *** FIND CALCULATION REGIME FROM (SULRAT,RH) **************************
 168 !
 169 ! *** SULFATE POOR
 170 !
 171       IF (SULRATW.LE.SULRAT) THEN
 172 !
 173       IF(METSTBL.EQ.1) THEN
 174          SCASE = 'N3'
 175          CALL CALCN3                 ! Only liquid (metastable)
 176       ELSE
 177 !
 178          IF (RH.LT.DRNH4NO3) THEN
 179             SCASE = 'N1'
 180             CALL CALCN1              ! NH42SO4,NH4NO3       ; case N1
 181 !
 182          ELSEIF (DRNH4NO3.LE.RH .AND. RH.LT.DRNH42S4) THEN
 183             SCASE = 'N2'
 184             CALL CALCN2              ! NH42S4               ; case N2
 185 !
 186          ELSEIF (DRNH42S4.LE.RH) THEN
 187             SCASE = 'N3'
 188             CALL CALCN3              ! Only liquid          ; case N3
 189          ENDIF
 190       ENDIF
 191 !
 192 ! *** SULFATE RICH (NO ACID)
 193 !
 194 !     FOR SOLVING THIS CASE, NITRIC ACID AND AMMONIA IN THE GAS PHASE ARE
 195 !     ASSUMED A MINOR SPECIES, THAT DO NOT SIGNIFICANTLY AFFECT THE
 196 !     AEROSOL EQUILIBRIUM.
 197 !
 198       ELSEIF (1.0.LE.SULRAT .AND. SULRAT.LT.SULRATW) THEN
 199       W(2) = WAER(2)
 200       W(3) = WAER(3)
 201       W(4) = WAER(4)
 202 !
 203       IF(METSTBL.EQ.1) THEN
 204          SCASE = 'B4'
 205          CALL CALCB4                 ! Only liquid (metastable)
 206          SCASE = 'O4'
 207       ELSE
 208 !
 209          IF (RH.LT.DRNH4HS4) THEN
 210             SCASE = 'B1'
 211             CALL CALCB1              ! NH4HSO4,LC,NH42SO4   ; case O1
 212             SCASE = 'O1'
 213 !
 214          ELSEIF (DRNH4HS4.LE.RH .AND. RH.LT.DRLC) THEN
 215             SCASE = 'B2'
 216             CALL CALCB2              ! LC,NH42S4            ; case O2
 217             SCASE = 'O2'
 218 !
 219          ELSEIF (DRLC.LE.RH .AND. RH.LT.DRNH42S4) THEN
 220             SCASE = 'B3'
 221             CALL CALCB3              ! NH42S4               ; case O3
 222             SCASE = 'O3'
 223 !
 224          ELSEIF (DRNH42S4.LE.RH) THEN
 225             SCASE = 'B4'
 226             CALL CALCB4              ! Only liquid          ; case O4
 227             SCASE = 'O4'
 228          ENDIF
 229       ENDIF
 230 !
 231 ! *** Add the NO3 to the solution now and calculate partitioning.
 232 !
 233       MOLAL(7) = WAER(4)             ! There is always water, so NO3(aer) is NO3-
 234       MOLAL(1) = MOLAL(1) + WAER(4)  ! Add H+ to balance out
 235       CALL CALCNAP            ! HNO3, NH3 dissolved
 236       CALL CALCNH3P
 237 !
 238 ! *** SULFATE RICH (FREE ACID)
 239 !
 240 !     FOR SOLVING THIS CASE, NITRIC ACID AND AMMONIA IN THE GAS PHASE ARE
 241 !     ASSUMED A MINOR SPECIES, THAT DO NOT SIGNIFICANTLY AFFECT THE
 242 !     AEROSOL EQUILIBRIUM.
 243 !
 244       ELSEIF (SULRAT.LT.1.0) THEN
 245       W(2) = WAER(2)
 246       W(3) = WAER(3)
 247       W(4) = WAER(4)
 248 !
 249       IF(METSTBL.EQ.1) THEN
 250          SCASE = 'C2'
 251          CALL CALCC2                 ! Only liquid (metastable)
 252          SCASE = 'P2'
 253       ELSE
 254 !
 255          IF (RH.LT.DRNH4HS4) THEN
 256             SCASE = 'C1'
 257             CALL CALCC1              ! NH4HSO4              ; case P1
 258             SCASE = 'P1'
 259 !
 260          ELSEIF (DRNH4HS4.LE.RH) THEN
 261             SCASE = 'C2'
 262             CALL CALCC2              ! Only liquid          ; case P2
 263             SCASE = 'P2'
 264          ENDIF
 265       ENDIF
 266 !
 267 ! *** Add the NO3 to the solution now and calculate partitioning.
 268 !
 269       MOLAL(7) = WAER(4)             ! There is always water, so NO3(aer) is NO3-
 270       MOLAL(1) = MOLAL(1) + WAER(4)  ! Add H+ to balance out
 271 !
 272       CALL CALCNAP                   ! HNO3, NH3 dissolved
 273       CALL CALCNH3P
 274       ENDIF
 275 !
 276 ! *** IF SULRATW < SULRAT < 2.0 and WATER = 0 => SULFATE RICH CASE.
 277 !
 278       IF (SULRATW.LE.SULRAT .AND. SULRAT.LT.2.0   &
 279                                           .AND. WATER.LE.TINY) THEN
 280           TRYLIQ = .FALSE.
 281           GOTO 10
 282       ENDIF
 283 !
 284       RETURN
 285 !
 286 ! *** END OF SUBROUTINE ISRP2R *****************************************
 287 !
 288       END SUBROUTINE ISRP2R
 289 !=======================================================================
 290 !
 291 ! *** ISORROPIA CODE
 292 ! *** SUBROUTINE ISRP3R
 293 ! *** THIS SUBROUTINE IS THE DRIVER ROUTINE FOR THE REVERSE PROBLEM OF
 294 !     AN AMMONIUM-SULFATE-NITRATE-CHLORIDE-SODIUM AEROSOL SYSTEM.
 295 !     THE COMPOSITION REGIME IS DETERMINED BY THE SULFATE & SODIUM
 296 !     RATIOS AND BY THE AMBIENT RELATIVE HUMIDITY.
 297 !
 298 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
 299 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
 300 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
 301 !
 302 !=======================================================================
 303 !
 304       SUBROUTINE ISRP3R (WI, RHI, TEMPI)
 305       USE ISRPIA
 306       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
 307 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
 308       DIMENSION WI(NCOMP)
 309       LOGICAL   TRYLIQ
 310 !cC
 311 !cC *** ADJUST FOR TOO LITTLE AMMONIUM AND CHLORIDE ***********************
 312 !cC
 313 !c      WI(3) = MAX (WI(3), 1.D-10)  ! NH4+ : 1e-4 umoles/m3
 314 !c      WI(5) = MAX (WI(5), 1.D-10)  ! Cl-  : 1e-4 umoles/m3
 315 !
 316 ! *** INITIALIZE ALL VARIABLES ******************************************
 317 !
 318       TRYLIQ = .TRUE.             ! Use liquid phase sulfate poor limit
 319 !
 320 10    CALL ISOINIT3 (WI, RHI, TEMPI) ! COMMON block variables
 321 !cC
 322 !cC *** CHECK IF TOO MUCH SODIUM ; ADJUST AND ISSUE ERROR MESSAGE *********
 323 !cC
 324 !c      REST = 2.D0*WAER(2) + WAER(4) + WAER(5)
 325 !c      IF (WAER(1).GT.REST) THEN            ! NA > 2*SO4+CL+NO3 ?
 326 !c         WAER(1) = (ONE-1D-6)*REST         ! Adjust Na amount
 327 !c         CALL PUSHERR (0050, 'ISRP3R')     ! Warning error: Na adjusted
 328 !c      ENDIF
 329 !
 330 ! *** CALCULATE SULFATE & SODIUM RATIOS *********************************
 331 !
 332       IF (TRYLIQ .AND. RH.GE.DRNH4NO3) THEN  ! ** WET AEROSOL
 333          FRSO4   = WAER(2) - WAER(1)/2.0D0     ! SULFATE UNBOUND BY SODIUM
 334          FRSO4   = MAX(FRSO4, TINY)
 335          SRI     = GETASR(FRSO4, RHI)          ! SULFATE RATIO FOR NH4+
 336          SULRATW = (WAER(1)+FRSO4*SRI)/WAER(2) ! LIMITING SULFATE RATIO
 337          SULRATW = MIN (SULRATW, 2.0D0)
 338       ELSE
 339          SULRATW = 2.0D0                     ! ** DRY AEROSOL
 340       ENDIF
 341       SULRAT = (WAER(1)+WAER(3))/WAER(2)
 342       SODRAT = WAER(1)/WAER(2)
 343 !
 344 ! *** FIND CALCULATION REGIME FROM (SULRAT,RH) **************************
 345 !
 346 ! *** SULFATE POOR ; SODIUM POOR
 347 !
 348       IF (SULRATW.LE.SULRAT .AND. SODRAT.LT.2.0) THEN
 349 !
 350       IF(METSTBL.EQ.1) THEN
 351          SCASE = 'Q5'
 352          CALL CALCQ5                 ! Only liquid (metastable)
 353          SCASE = 'Q5'
 354       ELSE
 355 !
 356          IF (RH.LT.DRNH4NO3) THEN
 357             SCASE = 'Q1'
 358             CALL CALCQ1              ! NH42SO4,NH4NO3,NH4CL,NA2SO4
 359 !
 360          ELSEIF (DRNH4NO3.LE.RH .AND. RH.LT.DRNH4CL) THEN
 361             SCASE = 'Q2'
 362             CALL CALCQ2              ! NH42SO4,NH4CL,NA2SO4
 363 !
 364          ELSEIF (DRNH4CL.LE.RH  .AND. RH.LT.DRNH42S4) THEN
 365             SCASE = 'Q3'
 366             CALL CALCQ3              ! NH42SO4,NA2SO4
 367 !
 368         ELSEIF (DRNH42S4.LE.RH  .AND. RH.LT.DRNA2SO4) THEN
 369             SCASE = 'Q4'
 370             CALL CALCQ4              ! NA2SO4
 371             SCASE = 'Q4'
 372 !
 373          ELSEIF (DRNA2SO4.LE.RH) THEN
 374             SCASE = 'Q5'
 375             CALL CALCQ5              ! Only liquid
 376             SCASE = 'Q5'
 377          ENDIF
 378       ENDIF
 379 !
 380 ! *** SULFATE POOR ; SODIUM RICH
 381 !
 382       ELSE IF (SULRAT.GE.SULRATW .AND. SODRAT.GE.2.0) THEN
 383 !
 384       IF(METSTBL.EQ.1) THEN
 385          SCASE = 'R6'
 386          CALL CALCR6                 ! Only liquid (metastable)
 387          SCASE = 'R6'
 388       ELSE
 389 !
 390          IF (RH.LT.DRNH4NO3) THEN
 391             SCASE = 'R1'
 392             CALL CALCR1              ! NH4NO3,NH4CL,NA2SO4,NACL,NANO3
 393 !
 394          ELSEIF (DRNH4NO3.LE.RH .AND. RH.LT.DRNANO3) THEN
 395             SCASE = 'R2'
 396             CALL CALCR2              ! NH4CL,NA2SO4,NACL,NANO3
 397 !
 398          ELSEIF (DRNANO3.LE.RH  .AND. RH.LT.DRNACL) THEN
 399             SCASE = 'R3'
 400             CALL CALCR3              ! NH4CL,NA2SO4,NACL
 401 !
 402          ELSEIF (DRNACL.LE.RH   .AND. RH.LT.DRNH4CL) THEN
 403             SCASE = 'R4'
 404             CALL CALCR4              ! NH4CL,NA2SO4
 405 !
 406          ELSEIF (DRNH4CL.LE.RH .AND. RH.LT.DRNA2SO4) THEN
 407             SCASE = 'R5'
 408             CALL CALCR5              ! NA2SO4
 409             SCASE = 'R5'
 410 !
 411          ELSEIF (DRNA2SO4.LE.RH) THEN
 412             SCASE = 'R6'
 413             CALL CALCR6              ! NO SOLID
 414             SCASE = 'R6'
 415          ENDIF
 416       ENDIF
 417 !
 418 ! *** SULFATE RICH (NO ACID)
 419 !
 420       ELSEIF (1.0.LE.SULRAT .AND. SULRAT.LT.SULRATW) THEN
 421       DO 100 I=1,NCOMP
 422          W(I) = WAER(I)
 423 100   CONTINUE
 424 !
 425       IF(METSTBL.EQ.1) THEN
 426          SCASE = 'I6'
 427          CALL CALCI6                 ! Only liquid (metastable)
 428          SCASE = 'S6'
 429       ELSE
 430 !
 431          IF (RH.LT.DRNH4HS4) THEN
 432             SCASE = 'I1'
 433             CALL CALCI1              ! NA2SO4,(NH4)2SO4,NAHSO4,NH4HSO4,LC
 434             SCASE = 'S1'
 435 !
 436          ELSEIF (DRNH4HS4.LE.RH .AND. RH.LT.DRNAHSO4) THEN
 437             SCASE = 'I2'
 438             CALL CALCI2              ! NA2SO4,(NH4)2SO4,NAHSO4,LC
 439             SCASE = 'S2'
 440 !
 441          ELSEIF (DRNAHSO4.LE.RH .AND. RH.LT.DRLC) THEN
 442             SCASE = 'I3'
 443             CALL CALCI3              ! NA2SO4,(NH4)2SO4,LC
 444             SCASE = 'S3'
 445 !
 446          ELSEIF (DRLC.LE.RH     .AND. RH.LT.DRNH42S4) THEN
 447             SCASE = 'I4'
 448             CALL CALCI4              ! NA2SO4,(NH4)2SO4
 449             SCASE = 'S4'
 450 !
 451          ELSEIF (DRNH42S4.LE.RH .AND. RH.LT.DRNA2SO4) THEN
 452             SCASE = 'I5'
 453             CALL CALCI5              ! NA2SO4
 454             SCASE = 'S5'
 455 !
 456          ELSEIF (DRNA2SO4.LE.RH) THEN
 457             SCASE = 'I6'
 458             CALL CALCI6              ! NO SOLIDS
 459             SCASE = 'S6'
 460          ENDIF
 461       ENDIF
 462 !
 463       CALL CALCNHP                ! HNO3, NH3, HCL in gas phase
 464       CALL CALCNH3P
 465 !
 466 ! *** SULFATE RICH (FREE ACID)
 467 !
 468       ELSEIF (SULRAT.LT.1.0) THEN
 469       DO 200 I=1,NCOMP
 470          W(I) = WAER(I)
 471 200   CONTINUE
 472 !
 473       IF(METSTBL.EQ.1) THEN
 474          SCASE = 'J3'
 475          CALL CALCJ3                 ! Only liquid (metastable)
 476          SCASE = 'T3'
 477       ELSE
 478 !
 479          IF (RH.LT.DRNH4HS4) THEN
 480             SCASE = 'J1'
 481             CALL CALCJ1              ! NH4HSO4,NAHSO4
 482             SCASE = 'T1'
 483 !
 484          ELSEIF (DRNH4HS4.LE.RH .AND. RH.LT.DRNAHSO4) THEN
 485             SCASE = 'J2'
 486             CALL CALCJ2              ! NAHSO4
 487             SCASE = 'T2'
 488 !
 489          ELSEIF (DRNAHSO4.LE.RH) THEN
 490             SCASE = 'J3'
 491             CALL CALCJ3
 492             SCASE = 'T3'
 493          ENDIF
 494       ENDIF
 495 !
 496       CALL CALCNHP                ! HNO3, NH3, HCL in gas phase
 497       CALL CALCNH3P
 498 !
 499       ENDIF
 500 !
 501 ! *** IF AFTER CALCULATIONS, SULRATW < SULRAT < 2.0
 502 !                            and WATER = 0          => SULFATE RICH CASE.
 503 !
 504       IF (SULRATW.LE.SULRAT .AND. SULRAT.LT.2.0   &
 505                             .AND. WATER.LE.TINY) THEN
 506           TRYLIQ = .FALSE.
 507           GOTO 10
 508       ENDIF
 509 !
 510       RETURN
 511 !
 512 ! *** END OF SUBROUTINE ISRP3R *****************************************
 513 !
 514       END SUBROUTINE ISRP3R
 515 !=======================================================================
 516 !
 517 ! *** ISORROPIA CODE
 518 ! *** SUBROUTINE CALCK2
 519 ! *** CASE K2
 520 !
 521 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
 522 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0)
 523 !     2. LIQUID AEROSOL PHASE ONLY POSSIBLE
 524 !
 525 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
 526 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
 527 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
 528 !
 529 !=======================================================================
 530 !
 531       SUBROUTINE CALCK2
 532       USE ISRPIA
 533       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
 534 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
 535       DOUBLE PRECISION NH4I, NH3GI, NH3AQ
 536 !
 537 ! *** SETUP PARAMETERS ************************************************
 538 !
 539       CALAOU   =.TRUE.     ! Outer loop activity calculation flag
 540       FRST     =.TRUE.
 541       CALAIN   =.TRUE.
 542 !
 543 ! *** CALCULATE WATER CONTENT *****************************************
 544 !
 545       MOLALR(4)= MIN(WAER(2), 0.5d0*WAER(3))
 546       WATER    = MOLALR(4)/M0(4)  ! ZSR correlation
 547 !
 548 ! *** SOLVE EQUATIONS ; WITH ITERATIONS FOR ACTIVITY COEF. ************
 549 !
 550       DO 10 I=1,NSWEEP
 551 !C         A21  = XK21*WATER*R*TEMP
 552          A2   = XK2 *R*TEMP/XKW/RH*(GAMA(8)/GAMA(9))**2.
 553          AKW  = XKW *RH*WATER*WATER
 554 !
 555          NH4I = WAER(3)
 556          SO4I = WAER(2)
 557          HSO4I= ZERO
 558 !
 559          CALL CALCPH (2.D0*SO4I - NH4I, HI, OHI)    ! Get pH
 560 !
 561          NH3AQ = ZERO                               ! AMMONIA EQUILIBRIUM
 562          IF (HI.LT.OHI) THEN
 563             CALL CALCAMAQ (NH4I, OHI, DEL)
 564             NH4I  = MAX (NH4I-DEL, ZERO)
 565             OHI   = MAX (OHI -DEL, TINY)
 566             NH3AQ = DEL
 567             HI    = AKW/OHI
 568          ENDIF
 569 !
 570          CALL CALCHS4 (HI, SO4I, ZERO, DEL)         ! SULFATE EQUILIBRIUM
 571          SO4I  = SO4I - DEL
 572          HI    = HI   - DEL
 573          HSO4I = DEL
 574 !
 575          NH3GI = NH4I/HI/A2   !    NH3AQ/A21
 576 !
 577 ! *** SPECIATION & WATER CONTENT ***************************************
 578 !
 579          MOLAL(1) = HI
 580          MOLAL(3) = NH4I
 581          MOLAL(5) = SO4I
 582          MOLAL(6) = HSO4I
 583          COH      = OHI
 584          GASAQ(1) = NH3AQ
 585          GNH3     = NH3GI
 586 !
 587 ! *** CALCULATE ACTIVITIES OR TERMINATE INTERNAL LOOP *****************
 588 !
 589          IF (FRST.AND.CALAOU .OR. .NOT.FRST.AND.CALAIN) THEN
 590             CALL CALCACT
 591          ELSE
 592             GOTO 20
 593          ENDIF
 594 10    CONTINUE
 595 !
 596 20    RETURN
 597 !
 598 ! *** END OF SUBROUTINE CALCK2 ****************************************
 599 !
 600       END SUBROUTINE CALCK2
 601 !=======================================================================
 602 !
 603 ! *** ISORROPIA CODE
 604 ! *** SUBROUTINE CALCK1
 605 ! *** CASE K1
 606 !
 607 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
 608 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0)
 609 !     2. SOLID AEROSOL ONLY
 610 !     3. SOLIDS POSSIBLE : (NH4)2SO4
 611 !
 612 !     A SIMPLE MATERIAL BALANCE IS PERFORMED, AND THE SOLID (NH4)2SO4
 613 !     IS CALCULATED FROM THE SULFATES. THE EXCESS AMMONIA REMAINS IN
 614 !     THE GAS PHASE.
 615 !
 616 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
 617 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
 618 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
 619 !
 620 !=======================================================================
 621 !
 622       SUBROUTINE CALCK1
 623       USE ISRPIA
 624       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
 625 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
 626 !
 627       CNH42S4 = MIN(WAER(2),0.5d0*WAER(3))  ! For bad input problems
 628       GNH3    = ZERO
 629 !
 630       W(2)    = CNH42S4
 631       W(3)    = 2.D0*CNH42S4 + GNH3
 632 !
 633       RETURN
 634 !
 635 ! *** END OF SUBROUTINE CALCK1 ******************************************
 636 !
 637       END SUBROUTINE CALCK1
 638
 639
 640 !=======================================================================
 641 !
 642 ! *** ISORROPIA CODE
 643 ! *** SUBROUTINE CALCN3
 644 ! *** CASE N3
 645 !
 646 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
 647 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0)
 648 !     2. THERE IS ONLY A LIQUID PHASE
 649 !
 650 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
 651 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
 652 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
 653 !
 654 !=======================================================================
 655 !
 656       SUBROUTINE CALCN3
 657       USE ISRPIA
 658       USE SOLUT
 659       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
 660 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
 661       DOUBLE PRECISION NH4I, NO3I, NH3AQ, NO3AQ
 662 !      COMMON /SOLUT/ CHI1, CHI2, CHI3, CHI4, CHI5, CHI6, CHI7, CHI8,   &
 663 !                     PSI1, PSI2, PSI3, PSI4, PSI5, PSI6, PSI7, PSI8,   &
 664 !                     A1,   A2,   A3,   A4,   A5,   A6,   A7,   A8
 665 !
 666 ! *** SETUP PARAMETERS ************************************************
 667 !
 668       CALAOU =.TRUE.              ! Outer loop activity calculation flag
 669       FRST   =.TRUE.
 670       CALAIN =.TRUE.
 671 !
 672 ! *** AEROSOL WATER CONTENT
 673 !
 674       MOLALR(4) = MIN(WAER(2),0.5d0*WAER(3))       ! (NH4)2SO4
 675       AML5      = MAX(WAER(3)-2.D0*MOLALR(4),ZERO) ! "free" NH4
 676       MOLALR(5) = MAX(MIN(AML5,WAER(4)), ZERO)     ! NH4NO3=MIN("free",NO3)
 677       WATER     = MOLALR(4)/M0(4) + MOLALR(5)/M0(5)
 678       WATER     = MAX(WATER, TINY)
 679 !
 680 ! *** SOLVE EQUATIONS ; WITH ITERATIONS FOR ACTIVITY COEF. ************
 681 !
 682       DO 10 I=1,NSWEEP
 683          A2    = XK2 *R*TEMP/XKW/RH*(GAMA(8)/GAMA(9))**2.
 684 !C         A21   = XK21*WATER*R*TEMP
 685          A3    = XK4*R*TEMP*(WATER/GAMA(10))**2.0
 686          A4    = XK7*(WATER/GAMA(4))**3.0
 687          AKW   = XKW *RH*WATER*WATER
 688 !
 689 ! ION CONCENTRATIONS
 690 !
 691          NH4I  = WAER(3)
 692          NO3I  = WAER(4)
 693          SO4I  = WAER(2)
 694          HSO4I = ZERO
 695 !
 696          CALL CALCPH (2.D0*SO4I + NO3I - NH4I, HI, OHI)
 697 !
 698 ! AMMONIA ASSOCIATION EQUILIBRIUM
 699 !
 700          NH3AQ = ZERO
 701          NO3AQ = ZERO
 702          GG    = 2.D0*SO4I + NO3I - NH4I
 703          IF (HI.LT.OHI) THEN
 704             CALL CALCAMAQ2 (-GG, NH4I, OHI, NH3AQ)
 705             HI    = AKW/OHI
 706          ELSE
 707             HI    = ZERO
 708             CALL CALCNIAQ2 (GG, NO3I, HI, NO3AQ) ! HNO3
 709 !
 710 ! CONCENTRATION ADJUSTMENTS ; HSO4 minor species.
 711 !
 712             CALL CALCHS4 (HI, SO4I, ZERO, DEL)
 713             SO4I  = SO4I  - DEL
 714             HI    = HI    - DEL
 715             HSO4I = DEL
 716             OHI   = AKW/HI
 717          ENDIF
 718 !
 719 ! *** SAVE CONCENTRATIONS IN MOLAL ARRAY ******************************
 720 !
 721          MOLAL (1) = HI
 722          MOLAL (3) = NH4I
 723          MOLAL (5) = SO4I
 724          MOLAL (6) = HSO4I
 725          MOLAL (7) = NO3I
 726          COH       = OHI
 727 !
 728          CNH42S4   = ZERO
 729          CNH4NO3   = ZERO
 730 !
 731          GASAQ(1)  = NH3AQ
 732          GASAQ(3)  = NO3AQ
 733 !
 734          GHNO3     = HI*NO3I/A3
 735          GNH3      = NH4I/HI/A2   !   NH3AQ/A21
 736 !
 737 ! *** CALCULATE ACTIVITIES OR TERMINATE INTERNAL LOOP ******************
 738 !
 739          IF (FRST.AND.CALAOU .OR. .NOT.FRST.AND.CALAIN) THEN
 740             CALL CALCACT
 741          ELSE
 742             GOTO 20
 743          ENDIF
 744 10    CONTINUE
 745 !
 746 ! *** RETURN ***********************************************************
 747 !
 748 20    RETURN
 749 !
 750 ! *** END OF SUBROUTINE CALCN3 *****************************************
 751 !
 752       END SUBROUTINE CALCN3
 753 !=======================================================================
 754 !
 755 ! *** ISORROPIA CODE
 756 ! *** SUBROUTINE CALCN2
 757 ! *** CASE N2
 758 !
 759 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
 760 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0)
 761 !     2. THERE IS BOTH A LIQUID & SOLID PHASE
 762 !     3. SOLIDS POSSIBLE : (NH4)2SO4
 763 !
 764 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
 765 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
 766 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
 767 !
 768 !=======================================================================
 769 !
 770       SUBROUTINE CALCN2
 771       USE ISRPIA
 772       USE SOLUT
 773       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
 774 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
 775 !      COMMON /SOLUT/ CHI1, CHI2, CHI3, CHI4, CHI5, CHI6, CHI7, CHI8,   &
 776 !                     PSI1, PSI2, PSI3, PSI4, PSI5, PSI6, PSI7, PSI8,   &
 777 !                     A1,   A2,   A3,   A4,   A5,   A6,   A7,   A8
 778 !
 779 ! *** SETUP PARAMETERS ************************************************
 780 !
 781       CHI1   = MIN(WAER(2),0.5d0*WAER(3))     ! (NH4)2SO4
 782       CHI2   = MAX(WAER(3) - 2.D0*CHI1, ZERO) ! "Free" NH4+
 783       CHI3   = MAX(WAER(4) - CHI2, ZERO)      ! "Free" NO3
 784 !
 785       PSI2   = CHI2
 786       PSI3   = CHI3
 787 !
 788       CALAOU = .TRUE.              ! Outer loop activity calculation flag
 789       PSI1LO = TINY                ! Low  limit
 790       PSI1HI = CHI1                ! High limit
 791 !
 792 ! *** INITIAL VALUES FOR BISECTION ************************************
 793 !
 794       X1 = PSI1HI
 795       Y1 = FUNCN2 (X1)
 796       IF (Y1.LE.EPS) RETURN   ! IF (ABS(Y1).LE.EPS .OR. Y1.LE.ZERO) RETURN
 797       YHI= Y1                 ! Save Y-value at HI position
 798 !
 799 ! *** ROOT TRACKING ; FOR THE RANGE OF HI AND LO **********************
 800 !
 801       DX = (PSI1HI-PSI1LO)/REAL(NDIV)
 802       DO 10 I=1,NDIV
 803          X2 = MAX(X1-DX, ZERO)
 804          Y2 = FUNCN2 (X2)
 805          IF (SIGN(1.d0,Y1)*SIGN(1.d0,Y2).LT.ZERO) GOTO 20  ! (Y1*Y2.LT.ZERO)
 806          X1 = X2
 807          Y1 = Y2
 808 10    CONTINUE
 809 !
 810 ! *** NO SUBDIVISION WITH SOLUTION FOUND
 811 !
 812       YLO= Y1                      ! Save Y-value at Hi position
 813       IF (ABS(Y2) .LT. EPS) THEN   ! X2 IS A SOLUTION
 814          RETURN
 815 !
 816 ! *** { YLO, YHI } < 0.0 THE SOLUTION IS ALWAYS UNDERSATURATED WITH NH3
 817 !
 818       ELSE IF (YLO.LT.ZERO .AND. YHI.LT.ZERO) THEN
 819          P4 = CHI4
 820          YY = FUNCN2(P4)
 821          GOTO 50
 822 !
 823 ! *** { YLO, YHI } > 0.0 THE SOLUTION IS ALWAYS SUPERSATURATED WITH NH3
 824 !
 825       ELSE IF (YLO.GT.ZERO .AND. YHI.GT.ZERO) THEN
 826          P4 = TINY
 827          YY = FUNCN2(P4)
 828          GOTO 50
 829       ELSE
 830          CALL PUSHERR (0001, 'CALCN2')    ! WARNING ERROR: NO SOLUTION
 831          RETURN
 832       ENDIF
 833 !
 834 ! *** PERFORM BISECTION ***********************************************
 835 !
 836 20    DO 30 I=1,MAXIT
 837          X3 = 0.5*(X1+X2)
 838          Y3 = FUNCN2 (X3)
 839          IF (SIGN(1.d0,Y1)*SIGN(1.d0,Y3) .LE. ZERO) THEN  ! (Y1*Y3 .LE. ZERO)
 840             Y2    = Y3
 841             X2    = X3
 842          ELSE
 843             Y1    = Y3
 844             X1    = X3
 845          ENDIF
 846          IF (ABS(X2-X1) .LE. EPS*X1) GOTO 40
 847 30    CONTINUE
 848       CALL PUSHERR (0002, 'CALCN2')    ! WARNING ERROR: NO CONVERGENCE
 849 !
 850 ! *** CONVERGED ; RETURN **********************************************
 851 !
 852 40    X3 = 0.5*(X1+X2)
 853       Y3 = FUNCN2 (X3)
 854 50    CONTINUE
 855       RETURN
 856 !
 857 ! *** END OF SUBROUTINE CALCN2 ******************************************
 858 !
 859       END SUBROUTINE CALCN2
 860
 861
 862
 863 !======================================================================
 864 !
 865 ! *** ISORROPIA CODE
 866 ! *** FUNCTION FUNCN2
 867 ! *** CASE D2
 868 !     FUNCTION THAT SOLVES THE SYSTEM OF EQUATIONS FOR CASE D2 ;
 869 !     AND RETURNS THE VALUE OF THE ZEROED FUNCTION IN FUNCN2.
 870 !
 871 !=======================================================================
 872 !
 873       DOUBLE PRECISION FUNCTION FUNCN2 (P1)
 874       USE ISRPIA
 875       USE SOLUT
 876       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
 877 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
 878       DOUBLE PRECISION NH4I, NO3I, NH3AQ, NO3AQ
 879 !      COMMON /SOLUT/ CHI1, CHI2, CHI3, CHI4, CHI5, CHI6, CHI7, CHI8,   &
 880 !                     PSI1, PSI2, PSI3, PSI4, PSI5, PSI6, PSI7, PSI8,   &
 881 !                     A1,   A2,   A3,   A4,   A5,   A6,   A7,   A8
 882 !
 883 ! *** SETUP PARAMETERS ************************************************
 884 !
 885       FRST   = .TRUE.
 886       CALAIN = .TRUE.
 887       PSI1   = P1
 888 !
 889 ! *** SOLVE EQUATIONS ; WITH ITERATIONS FOR ACTIVITY COEF. ************
 890 !
 891       DO 10 I=1,NSWEEP
 892          A2    = XK2 *R*TEMP/XKW/RH*(GAMA(8)/GAMA(9))**2.
 893 !C         A21   = XK21*WATER*R*TEMP
 894          A3    = XK4*R*TEMP*(WATER/GAMA(10))**2.0
 895          A4    = XK7*(WATER/GAMA(4))**3.0
 896          AKW   = XKW *RH*WATER*WATER
 897 !
 898 ! ION CONCENTRATIONS
 899 !
 900          NH4I  = 2.D0*PSI1 + PSI2
 901          NO3I  = PSI2 + PSI3
 902          SO4I  = PSI1
 903          HSO4I = ZERO
 904 !
 905          CALL CALCPH (2.D0*SO4I + NO3I - NH4I, HI, OHI)
 906 !
 907 ! AMMONIA ASSOCIATION EQUILIBRIUM
 908 !
 909          NH3AQ = ZERO
 910          NO3AQ = ZERO
 911          GG    = 2.D0*SO4I + NO3I - NH4I
 912          IF (HI.LT.OHI) THEN
 913             CALL CALCAMAQ2 (-GG, NH4I, OHI, NH3AQ)
 914             HI    = AKW/OHI
 915          ELSE
 916             HI    = ZERO
 917             CALL CALCNIAQ2 (GG, NO3I, HI, NO3AQ) ! HNO3
 918 !
 919 ! CONCENTRATION ADJUSTMENTS ; HSO4 minor species.
 920 !
 921             CALL CALCHS4 (HI, SO4I, ZERO, DEL)
 922             SO4I  = SO4I  - DEL
 923             HI    = HI    - DEL
 924             HSO4I = DEL
 925             OHI   = AKW/HI
 926          ENDIF
 927 !
 928 ! *** SAVE CONCENTRATIONS IN MOLAL ARRAY ******************************
 929 !
 930          MOLAL (1) = HI
 931          MOLAL (3) = NH4I
 932          MOLAL (5) = SO4I
 933          MOLAL (6) = HSO4I
 934          MOLAL (7) = NO3I
 935          COH       = OHI
 936 !
 937          CNH42S4   = CHI1 - PSI1
 938          CNH4NO3   = ZERO
 939 !
 940          GASAQ(1)  = NH3AQ
 941          GASAQ(3)  = NO3AQ
 942 !
 943          GHNO3     = HI*NO3I/A3
 944          GNH3      = NH4I/HI/A2   !   NH3AQ/A21
 945 !
 946 ! *** CALCULATE MOLALR ARRAY, WATER AND ACTIVITIES **********************
 947 !
 948          CALL CALCMR
 949 !
 950 ! *** CALCULATE ACTIVITIES OR TERMINATE INTERNAL LOOP *****************
 951 !
 952          IF (FRST.AND.CALAOU .OR. .NOT.FRST.AND.CALAIN) THEN
 953             CALL CALCACT
 954          ELSE
 955             GOTO 20
 956          ENDIF
 957 10    CONTINUE
 958 !
 959 ! *** CALCULATE OBJECTIVE FUNCTION ************************************
 960 !
 961 20    FUNCN2= NH4I*NH4I*SO4I/A4 - ONE
 962       RETURN
 963 !
 964 ! *** END OF FUNCTION FUNCN2 ********************************************
 965 !
 966       END FUNCTION FUNCN2
 967 !=======================================================================
 968 !
 969 ! *** ISORROPIA CODE
 970 ! *** SUBROUTINE CALCN1
 971 ! *** CASE N1
 972 !
 973 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
 974 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0)
 975 !     2. SOLID AEROSOL ONLY
 976 !     3. SOLIDS POSSIBLE : (NH4)2SO4, NH4NO3
 977 !
 978 !     THERE ARE TWO REGIMES DEFINED BY RELATIVE HUMIDITY:
 979 !     1. RH < MDRH  ; ONLY SOLID PHASE POSSIBLE (SUBROUTINE CALCN1A)
 980 !     2. RH >= MDRH ; LIQUID PHASE POSSIBLE (MDRH REGION)
 981 !
 982 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
 983 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
 984 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
 985 !
 986 !=======================================================================
 987 !
 988       SUBROUTINE CALCN1
 989       USE ISRPIA
 990       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
 991 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
 992       EXTERNAL CALCN1A, CALCN2
 993 !
 994 ! *** REGIME DEPENDS UPON THE AMBIENT RELATIVE HUMIDITY *****************
 995 !
 996       IF (RH.LT.DRMASAN) THEN
 997          SCASE = 'N1 ; SUBCASE 1'
 998          CALL CALCN1A              ! SOLID PHASE ONLY POSSIBLE
 999          SCASE = 'N1 ; SUBCASE 1'
1000       ELSE
1001          SCASE = 'N1 ; SUBCASE 2'
1002          CALL CALCMDRP (RH, DRMASAN, DRNH4NO3, CALCN1A, CALCN2)
1003          SCASE = 'N1 ; SUBCASE 2'
1004       ENDIF
1005 !
1006       RETURN
1007 !
1008 ! *** END OF SUBROUTINE CALCN1 ******************************************
1009 !
1010       END SUBROUTINE CALCN1
1011
1012
1013
1014 !=======================================================================
1015 !
1016 ! *** ISORROPIA CODE
1017 ! *** SUBROUTINE CALCN1A
1018 ! *** CASE N1 ; SUBCASE 1
1019 !
1020 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
1021 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0)
1022 !     2. SOLID AEROSOL ONLY
1023 !     3. SOLIDS POSSIBLE : (NH4)2SO4, NH4NO3
1024 !
1025 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
1026 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
1027 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
1028 !
1029 !=======================================================================
1030 !
1031       SUBROUTINE CALCN1A
1032       USE ISRPIA
1033       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
1034 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
1035 !
1036 ! *** SETUP PARAMETERS *************************************************
1037 !
1038 !CC      A1      = XK10/R/TEMP/R/TEMP
1039 !
1040 ! *** CALCULATE AEROSOL COMPOSITION ************************************
1041 !
1042 !CC      CHI1    = 2.D0*WAER(4)        ! Free parameter ; arbitrary value.
1043       PSI1    = WAER(4)
1044 !
1045 ! *** The following statment is here to avoid negative NH4+ values in
1046 !     CALCN? routines that call CALCN1A
1047 !
1048       PSI2    = MAX(MIN(WAER(2),0.5d0*(WAER(3)-PSI1)),TINY)
1049 !
1050       CNH4NO3 = PSI1
1051       CNH42S4 = PSI2
1052 !
1053 !CC      GNH3    = CHI1 + PSI1 + 2.0*PSI2
1054 !CC      GHNO3   = A1/(CHI1-PSI1) + PSI1
1055       GNH3    = ZERO
1056       GHNO3   = ZERO
1057 !
1058       W(2)    = PSI2
1059       W(3)    = GNH3  + PSI1 + 2.0*PSI2
1060       W(4)    = GHNO3 + PSI1
1061 !
1062       RETURN
1063 !
1064 ! *** END OF SUBROUTINE CALCN1A *****************************************
1065 !
1066       END SUBROUTINE CALCN1A
1067
1068 !=======================================================================
1069 !
1070 ! *** ISORROPIA CODE
1071 ! *** SUBROUTINE CALCQ5
1072 ! *** CASE Q5
1073 !
1074 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
1075 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0); SODIUM POOR (SODRAT < 2.0)
1076 !     2. LIQUID AND SOLID PHASES ARE POSSIBLE
1077 !
1078 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
1079 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
1080 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
1081 !
1082 !=======================================================================
1083 !
1084       SUBROUTINE CALCQ5
1085       USE ISRPIA
1086       USE SOLUT
1087       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
1088 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
1089 !
1090       DOUBLE PRECISION NH4I, NAI, NO3I, NH3AQ, NO3AQ, CLAQ
1091 !      COMMON /SOLUT/ CHI1, CHI2, CHI3, CHI4, CHI5, CHI6, CHI7, CHI8,   &
1092 !                     PSI1, PSI2, PSI3, PSI4, PSI5, PSI6, PSI7, PSI8,   &
1093 !                     A1,   A2,   A3,   A4,   A5,   A6,   A7,   A8
1094 !
1095 ! *** SETUP PARAMETERS ************************************************
1096 !
1097       FRST    =.TRUE.
1098       CALAIN  =.TRUE.
1099       CALAOU  =.TRUE.
1100 !
1101 ! *** CALCULATE INITIAL SOLUTION ***************************************
1102 !
1103       CALL CALCQ1A
1104 !
1105       PSI1   = CNA2SO4      ! SALTS DISSOLVED
1106       PSI4   = CNH4CL
1107       PSI5   = CNH4NO3
1108       PSI6   = CNH42S4
1109 !
1110       CALL CALCMR           ! WATER
1111 !
1112       NH3AQ  = ZERO
1113       NO3AQ  = ZERO
1114       CLAQ   = ZERO
1115 !
1116 ! *** SOLVE EQUATIONS ; WITH ITERATIONS FOR ACTIVITY COEF. ************
1117 !
1118       DO 10 I=1,NSWEEP
1119       AKW = XKW*RH*WATER*WATER               ! H2O       <==> H+
1120 !
1121 ! ION CONCENTRATIONS
1122 !
1123       NAI    = WAER(1)
1124       SO4I   = WAER(2)
1125       NH4I   = WAER(3)
1126       NO3I   = WAER(4)
1127       CLI    = WAER(5)
1128 !
1129 ! SOLUTION ACIDIC OR BASIC?
1130 !
1131       GG   = 2.D0*SO4I + NO3I + CLI - NAI - NH4I
1132       IF (GG.GT.TINY) THEN                        ! H+ in excess
1133          BB =-GG
1134          CC =-AKW
1135          DD = BB*BB - 4.D0*CC
1136          HI = 0.5D0*(-BB + SQRT(DD))
1137          OHI= AKW/HI
1138       ELSE                                        ! OH- in excess
1139          BB = GG
1140          CC =-AKW
1141          DD = BB*BB - 4.D0*CC
1142          OHI= 0.5D0*(-BB + SQRT(DD))
1143          HI = AKW/OHI
1144       ENDIF
1145 !
1146 ! UNDISSOCIATED SPECIES EQUILIBRIA
1147 !
1148       IF (HI.LT.OHI) THEN
1149          CALL CALCAMAQ2 (-GG, NH4I, OHI, NH3AQ)
1150          HI    = AKW/OHI
1151          HSO4I = ZERO
1152       ELSE
1153          GGNO3 = MAX(2.D0*SO4I + NO3I - NAI - NH4I, ZERO)
1154          GGCL  = MAX(GG-GGNO3, ZERO)
1155          IF (GGCL .GT.TINY) CALL CALCCLAQ2 (GGCL, CLI, HI, CLAQ) ! HCl
1156          IF (GGNO3.GT.TINY) THEN
1157             IF (GGCL.LE.TINY) HI = ZERO
1158             CALL CALCNIAQ2 (GGNO3, NO3I, HI, NO3AQ)              ! HNO3
1159          ENDIF
1160 !
1161 ! CONCENTRATION ADJUSTMENTS ; HSO4 minor species.
1162 !
1163          CALL CALCHS4 (HI, SO4I, ZERO, DEL)
1164          SO4I  = SO4I  - DEL
1165          HI    = HI    - DEL
1166          HSO4I = DEL
1167          OHI   = AKW/HI
1168       ENDIF
1169 !
1170 ! *** SAVE CONCENTRATIONS IN MOLAL ARRAY ******************************
1171 !
1172       MOLAL(1) = HI
1173       MOLAL(2) = NAI
1174       MOLAL(3) = NH4I
1175       MOLAL(4) = CLI
1176       MOLAL(5) = SO4I
1177       MOLAL(6) = HSO4I
1178       MOLAL(7) = NO3I
1179 !
1180 ! *** CALCULATE ACTIVITIES OR TERMINATE INTERNAL LOOP *****************
1181 !
1182       IF (FRST.AND.CALAOU .OR. .NOT.FRST.AND.CALAIN) THEN
1183          CALL CALCACT
1184       ELSE
1185          GOTO 20
1186       ENDIF
1187 10    CONTINUE
1188 !cc      CALL PUSHERR (0002, 'CALCQ5')    ! WARNING ERROR: NO CONVERGENCE
1189 !
1190 ! *** CALCULATE GAS / SOLID SPECIES (LIQUID IN MOLAL ALREADY) *********
1191 !
1192 20    A2      = (XK2/XKW)*R*TEMP*(GAMA(10)/GAMA(5))**2. ! NH3  <==> NH4+
1193       A3      = XK4 *R*TEMP*(WATER/GAMA(10))**2.        ! HNO3 <==> NO3-
1194       A4      = XK3 *R*TEMP*(WATER/GAMA(11))**2.        ! HCL  <==> CL-
1195 !
1196       GNH3    = NH4I/HI/A2
1197       GHNO3   = HI*NO3I/A3
1198       GHCL    = HI*CLI /A4
1199 !
1200       GASAQ(1)= NH3AQ
1201       GASAQ(2)= CLAQ
1202       GASAQ(3)= NO3AQ
1203 !
1204       CNH42S4 = ZERO
1205       CNH4NO3 = ZERO
1206       CNH4CL  = ZERO
1207       CNACL   = ZERO
1208       CNANO3  = ZERO
1209       CNA2SO4 = ZERO
1210 !
1211       RETURN
1212 !
1213 ! *** END OF SUBROUTINE CALCQ5 ******************************************
1214 !
1215       END SUBROUTINE CALCQ5
1216 !=======================================================================
1217 !
1218 ! *** ISORROPIA CODE
1219 ! *** SUBROUTINE CALCQ4
1220 ! *** CASE Q4
1221 !
1222 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
1223 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0); SODIUM POOR (SODRAT < 2.0)
1224 !     2. LIQUID AND SOLID PHASES ARE POSSIBLE
1225 !
1226 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
1227 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
1228 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
1229 !
1230 !=======================================================================
1231 !
1232       SUBROUTINE CALCQ4
1233       USE ISRPIA
1234       USE SOLUT
1235       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
1236 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
1237 !
1238       LOGICAL PSCONV1
1239       DOUBLE PRECISION NH4I, NAI, NO3I, NH3AQ, NO3AQ, CLAQ
1240 !      COMMON /SOLUT/ CHI1, CHI2, CHI3, CHI4, CHI5, CHI6, CHI7, CHI8,   &
1241 !                     PSI1, PSI2, PSI3, PSI4, PSI5, PSI6, PSI7, PSI8,   &
1242 !                     A1,   A2,   A3,   A4,   A5,   A6,   A7,   A8
1243 !
1244 ! *** SETUP PARAMETERS ************************************************
1245 !
1246       FRST    =.TRUE.
1247       CALAIN  =.TRUE.
1248       CALAOU  =.TRUE.
1249 !
1250       PSCONV1 =.TRUE.
1251       PSI1O   =-GREAT
1252       ROOT3   = ZERO
1253 !
1254 ! *** CALCULATE INITIAL SOLUTION ***************************************
1255 !
1256       CALL CALCQ1A
1257 !
1258       CHI1   = CNA2SO4      ! SALTS
1259 !
1260       PSI1   = CNA2SO4      ! AMOUNT DISSOLVED
1261       PSI4   = CNH4CL
1262       PSI5   = CNH4NO3
1263       PSI6   = CNH42S4
1264 !
1265       CALL CALCMR           ! WATER
1266 !
1267       NAI    = WAER(1)      ! LIQUID CONCENTRATIONS
1268       SO4I   = WAER(2)
1269       NH4I   = WAER(3)
1270       NO3I   = WAER(4)
1271       CLI    = WAER(5)
1272       HSO4I  = ZERO
1273       NH3AQ  = ZERO
1274       NO3AQ  = ZERO
1275       CLAQ   = ZERO
1276 !
1277 ! *** SOLVE EQUATIONS ; WITH ITERATIONS FOR ACTIVITY COEF. ************
1278 !
1279       DO 10 I=1,NSWEEP
1280       A5  = XK5 *(WATER/GAMA(2))**3.         ! Na2SO4    <==> Na+
1281       AKW = XKW*RH*WATER*WATER               ! H2O       <==> H+
1282 !
1283 ! SODIUM SULFATE
1284 !
1285       IF (NAI*NAI*SO4I .GT. A5) THEN
1286          BB =-(WAER(2) + WAER(1))
1287          CC = WAER(1)*WAER(2) + 0.25*WAER(1)*WAER(1)
1288          DD =-0.25*(WAER(1)*WAER(1)*WAER(2) - A5)
1289          CALL POLY3(BB, CC, DD, ROOT3, ISLV)
1290          IF (ISLV.NE.0) ROOT3 = TINY
1291          ROOT3 = MIN (ROOT3, WAER(1)/2.0, WAER(2), CHI1)
1292          ROOT3 = MAX (ROOT3, ZERO)
1293          PSI1  = CHI1-ROOT3
1294       ENDIF
1295       PSCONV1 = ABS(PSI1-PSI1O) .LE. EPS*PSI1O
1296       PSI1O   = PSI1
1297 !
1298 ! ION CONCENTRATIONS ; CORRECTIONS
1299 !
1300       NAI = WAER(1) - 2.D0*ROOT3
1301       SO4I= WAER(2) - ROOT3
1302       NH4I   = WAER(3)
1303       NO3I   = WAER(4)
1304       CLI    = WAER(5)
1305 !
1306 ! SOLUTION ACIDIC OR BASIC?
1307 !
1308       GG   = 2.D0*SO4I + NO3I + CLI - NAI - NH4I
1309       IF (GG.GT.TINY) THEN                        ! H+ in excess
1310          BB =-GG
1311          CC =-AKW
1312          DD = BB*BB - 4.D0*CC
1313          HI = 0.5D0*(-BB + SQRT(DD))
1314          OHI= AKW/HI
1315       ELSE                                        ! OH- in excess
1316          BB = GG
1317          CC =-AKW
1318          DD = BB*BB - 4.D0*CC
1319          OHI= 0.5D0*(-BB + SQRT(DD))
1320          HI = AKW/OHI
1321       ENDIF
1322 !
1323 ! UNDISSOCIATED SPECIES EQUILIBRIA
1324 !
1325       IF (HI.LT.OHI) THEN
1326          CALL CALCAMAQ2 (-GG, NH4I, OHI, NH3AQ)
1327          HI    = AKW/OHI
1328          HSO4I = ZERO
1329       ELSE
1330          GGNO3 = MAX(2.D0*SO4I + NO3I - NAI - NH4I, ZERO)
1331          GGCL  = MAX(GG-GGNO3, ZERO)
1332          IF (GGCL .GT.TINY) CALL CALCCLAQ2 (GGCL, CLI, HI, CLAQ) ! HCl
1333          IF (GGNO3.GT.TINY) THEN
1334             IF (GGCL.LE.TINY) HI = ZERO
1335             CALL CALCNIAQ2 (GGNO3, NO3I, HI, NO3AQ)              ! HNO3
1336          ENDIF
1337 !
1338 ! CONCENTRATION ADJUSTMENTS ; HSO4 minor species.
1339 !
1340          CALL CALCHS4 (HI, SO4I, ZERO, DEL)
1341          SO4I  = SO4I  - DEL
1342          HI    = HI    - DEL
1343          HSO4I = DEL
1344          OHI   = AKW/HI
1345       ENDIF
1346 !
1347 ! *** SAVE CONCENTRATIONS IN MOLAL ARRAY ******************************
1348 !
1349       MOLAL(1) = HI
1350       MOLAL(2) = NAI
1351       MOLAL(3) = NH4I
1352       MOLAL(4) = CLI
1353       MOLAL(5) = SO4I
1354       MOLAL(6) = HSO4I
1355       MOLAL(7) = NO3I
1356 !
1357 ! *** CALCULATE WATER **************************************************
1358 !
1359       CALL CALCMR
1360 !
1361 ! *** CALCULATE ACTIVITIES OR TERMINATE INTERNAL LOOP *****************
1362 !
1363       IF (FRST.AND.CALAOU .OR. .NOT.FRST.AND.CALAIN) THEN
1364          CALL CALCACT
1365       ELSE
1366          IF (PSCONV1) GOTO 20
1367       ENDIF
1368 10    CONTINUE
1369 !cc      CALL PUSHERR (0002, 'CALCQ4')    ! WARNING ERROR: NO CONVERGENCE
1370 !
1371 ! *** CALCULATE GAS / SOLID SPECIES (LIQUID IN MOLAL ALREADY) *********
1372 !
1373 20    A2      = (XK2/XKW)*R*TEMP*(GAMA(10)/GAMA(5))**2. ! NH3  <==> NH4+
1374       A3      = XK4 *R*TEMP*(WATER/GAMA(10))**2.        ! HNO3 <==> NO3-
1375       A4      = XK3 *R*TEMP*(WATER/GAMA(11))**2.        ! HCL  <==> CL-
1376 !
1377       GNH3    = NH4I/HI/A2
1378       GHNO3   = HI*NO3I/A3
1379       GHCL    = HI*CLI /A4
1380 !
1381       GASAQ(1)= NH3AQ
1382       GASAQ(2)= CLAQ
1383       GASAQ(3)= NO3AQ
1384 !
1385       CNH42S4 = ZERO
1386       CNH4NO3 = ZERO
1387       CNH4CL  = ZERO
1388       CNACL   = ZERO
1389       CNANO3  = ZERO
1390       CNA2SO4 = CHI1 - PSI1
1391 !
1392       RETURN
1393 !
1394 ! *** END OF SUBROUTINE CALCQ4 ******************************************
1395 !
1396       END SUBROUTINE CALCQ4
1397 !=======================================================================
1398 !
1399 ! *** ISORROPIA CODE
1400 ! *** SUBROUTINE CALCQ3
1401 ! *** CASE Q3
1402 !
1403 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
1404 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0) ; SODIUM RICH (SODRAT >= 2.0)
1405 !     2. SOLID & LIQUID AEROSOL POSSIBLE
1406 !     3. SOLIDS POSSIBLE : NH4CL, NA2SO4, NANO3, NACL
1407 !
1408 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
1409 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
1410 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
1411 !
1412 !=======================================================================
1413 !
1414       SUBROUTINE CALCQ3
1415       USE ISRPIA
1416       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
1417 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
1418       LOGICAL EXNO, EXCL
1419       EXTERNAL CALCQ1A, CALCQ4
1420 !
1421 ! *** REGIME DEPENDS ON AMBIENT RELATIVE HUMIDITY & POSSIBLE SPECIES ***
1422 !
1423       EXNO = WAER(4).GT.TINY
1424       EXCL = WAER(5).GT.TINY
1425 !
1426       IF (EXNO .OR. EXCL) THEN             ! *** NITRATE OR CHLORIDE EXISTS
1427          SCASE = 'Q3 ; SUBCASE 1'
1428          CALL CALCQ3A
1429          SCASE = 'Q3 ; SUBCASE 1'
1430 !
1431       ELSE                                 ! *** NO CHLORIDE AND NITRATE
1432          IF (RH.LT.DRMG3) THEN
1433             SCASE = 'Q3 ; SUBCASE 2'
1434             CALL CALCQ1A             ! SOLID
1435             SCASE = 'Q3 ; SUBCASE 2'
1436          ELSE
1437             SCASE = 'Q3 ; SUBCASE 3' ! MDRH (NH4)2SO4, NA2SO4
1438             CALL CALCMDRP (RH, DRMG3, DRNH42S4, CALCQ1A, CALCQ4)
1439             SCASE = 'Q3 ; SUBCASE 3'
1440          ENDIF
1441       ENDIF
1442 !
1443       RETURN
1444 !
1445 ! *** END OF SUBROUTINE CALCQ3 ******************************************
1446 !
1447       END SUBROUTINE CALCQ3
1448
1449
1450
1451 !=======================================================================
1452 !
1453 ! *** ISORROPIA CODE
1454 ! *** SUBROUTINE CALCQ3A
1455 ! *** CASE Q3 ; SUBCASE A
1456 !
1457 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
1458 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0); SODIUM POOR (SODRAT < 2.0)
1459 !     2. LIQUID AND SOLID PHASES ARE POSSIBLE
1460 !
1461 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
1462 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
1463 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
1464 !
1465 !=======================================================================
1466 !
1467       SUBROUTINE CALCQ3A
1468       USE ISRPIA
1469       USE SOLUT
1470       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
1471 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
1472 !
1473       LOGICAL PSCONV1, PSCONV6
1474       DOUBLE PRECISION NH4I, NAI, NO3I, NH3AQ, NO3AQ, CLAQ
1475 !      COMMON /SOLUT/ CHI1, CHI2, CHI3, CHI4, CHI5, CHI6, CHI7, CHI8,   &
1476 !                     PSI1, PSI2, PSI3, PSI4, PSI5, PSI6, PSI7, PSI8,   &
1477 !                     A1,   A2,   A3,   A4,   A5,   A6,   A7,   A8
1478 !
1479 ! *** SETUP PARAMETERS ************************************************
1480 !
1481       FRST    =.TRUE.
1482       CALAIN  =.TRUE.
1483       CALAOU  =.TRUE.
1484 !
1485       PSCONV1 =.TRUE.
1486       PSCONV6 =.TRUE.
1487 !
1488       PSI1O   =-GREAT
1489       PSI6O   =-GREAT
1490 !
1491       ROOT1   = ZERO
1492       ROOT3   = ZERO
1493 !
1494 ! *** CALCULATE INITIAL SOLUTION ***************************************
1495 !
1496       CALL CALCQ1A
1497 !
1498       CHI1   = CNA2SO4      ! SALTS
1499       CHI4   = CNH4CL
1500       CHI6   = CNH42S4
1501 !
1502       PSI1   = CNA2SO4      ! AMOUNT DISSOLVED
1503       PSI4   = CNH4CL
1504       PSI5   = CNH4NO3
1505       PSI6   = CNH42S4
1506 !
1507       CALL CALCMR           ! WATER
1508 !
1509       NAI    = WAER(1)      ! LIQUID CONCENTRATIONS
1510       SO4I   = WAER(2)
1511       NH4I   = WAER(3)
1512       NO3I   = WAER(4)
1513       CLI    = WAER(5)
1514       HSO4I  = ZERO
1515       NH3AQ  = ZERO
1516       NO3AQ  = ZERO
1517       CLAQ   = ZERO
1518 !
1519 ! *** SOLVE EQUATIONS ; WITH ITERATIONS FOR ACTIVITY COEF. ************
1520 !
1521       DO 10 I=1,NSWEEP
1522       A5  = XK5 *(WATER/GAMA(2))**3.         ! Na2SO4    <==> Na+
1523       A7  = XK7 *(WATER/GAMA(4))**3.         ! (NH4)2SO4 <==> Na+
1524       AKW = XKW*RH*WATER*WATER               ! H2O       <==> H+
1525 !
1526 ! SODIUM SULFATE
1527 !
1528       IF (NAI*NAI*SO4I .GT. A5) THEN
1529          BB =-(WAER(2) + WAER(1) - ROOT1)
1530          CC = WAER(1)*(WAER(2) - ROOT1) + 0.25*WAER(1)*WAER(1)
1531          DD =-0.25*(WAER(1)*WAER(1)*(WAER(2) - ROOT1) - A5)
1532          CALL POLY3(BB, CC, DD, ROOT3, ISLV)
1533          IF (ISLV.NE.0) ROOT3 = TINY
1534          ROOT3 = MIN (ROOT3, WAER(1)/2.0, WAER(2) - ROOT1, CHI1)
1535          ROOT3 = MAX (ROOT3, ZERO)
1536          PSI1  = CHI1-ROOT3
1537       ENDIF
1538       PSCONV1 = ABS(PSI1-PSI1O) .LE. EPS*PSI1O
1539       PSI1O   = PSI1
1540 !
1541 ! AMMONIUM SULFATE
1542 !
1543       IF (NH4I*NH4I*SO4I .GT. A4) THEN
1544          BB =-(WAER(2)+WAER(3)-ROOT3)
1545          CC =  WAER(3)*(WAER(2)-ROOT3+0.5D0*WAER(3))
1546          DD =-((WAER(2)-ROOT3)*WAER(3)**2.D0 + A4)/4.D0
1547          CALL POLY3(BB, CC, DD, ROOT1, ISLV)
1548          IF (ISLV.NE.0) ROOT1 = TINY
1549          ROOT1 = MIN(ROOT1, WAER(3), WAER(2)-ROOT3, CHI6)
1550          ROOT1 = MAX(ROOT1, ZERO)
1551          PSI6  = CHI6-ROOT1
1552       ENDIF
1553       PSCONV6 = ABS(PSI6-PSI6O) .LE. EPS*PSI6O
1554       PSI6O   = PSI6
1555 !
1556 ! ION CONCENTRATIONS
1557 !
1558       NAI = WAER(1) - 2.D0*ROOT3
1559       SO4I= WAER(2) - ROOT1 - ROOT3
1560       NH4I= WAER(3) - 2.D0*ROOT1
1561       NO3I= WAER(4)
1562       CLI = WAER(5)
1563 !
1564 ! SOLUTION ACIDIC OR BASIC?
1565 !
1566       GG   = 2.D0*SO4I + NO3I + CLI - NAI - NH4I
1567       IF (GG.GT.TINY) THEN                        ! H+ in excess
1568          BB =-GG
1569          CC =-AKW
1570          DD = BB*BB - 4.D0*CC
1571          HI = 0.5D0*(-BB + SQRT(DD))
1572          OHI= AKW/HI
1573       ELSE                                        ! OH- in excess
1574          BB = GG
1575          CC =-AKW
1576          DD = BB*BB - 4.D0*CC
1577          OHI= 0.5D0*(-BB + SQRT(DD))
1578          HI = AKW/OHI
1579       ENDIF
1580 !
1581 ! UNDISSOCIATED SPECIES EQUILIBRIA
1582 !
1583       IF (HI.LT.OHI) THEN
1584          CALL CALCAMAQ2 (-GG, NH4I, OHI, NH3AQ)
1585          HI    = AKW/OHI
1586          HSO4I = ZERO
1587       ELSE
1588          GGNO3 = MAX(2.D0*SO4I + NO3I - NAI - NH4I, ZERO)
1589          GGCL  = MAX(GG-GGNO3, ZERO)
1590          IF (GGCL .GT.TINY) CALL CALCCLAQ2 (GGCL, CLI, HI, CLAQ) ! HCl
1591          IF (GGNO3.GT.TINY) THEN
1592             IF (GGCL.LE.TINY) HI = ZERO
1593             CALL CALCNIAQ2 (GGNO3, NO3I, HI, NO3AQ)              ! HNO3
1594          ENDIF
1595 !
1596 ! CONCENTRATION ADJUSTMENTS ; HSO4 minor species.
1597 !
1598          CALL CALCHS4 (HI, SO4I, ZERO, DEL)
1599          SO4I  = SO4I  - DEL
1600          HI    = HI    - DEL
1601          HSO4I = DEL
1602          OHI   = AKW/HI
1603       ENDIF
1604 !
1605 ! *** SAVE CONCENTRATIONS IN MOLAL ARRAY ******************************
1606 !
1607       MOLAL(1) = HI
1608       MOLAL(2) = NAI
1609       MOLAL(3) = NH4I
1610       MOLAL(4) = CLI
1611       MOLAL(5) = SO4I
1612       MOLAL(6) = HSO4I
1613       MOLAL(7) = NO3I
1614 !
1615 ! *** CALCULATE WATER **************************************************
1616 !
1617       CALL CALCMR
1618 !
1619 ! *** CALCULATE ACTIVITIES OR TERMINATE INTERNAL LOOP *****************
1620 !
1621       IF (FRST.AND.CALAOU .OR. .NOT.FRST.AND.CALAIN) THEN
1622          CALL CALCACT
1623       ELSE
1624          IF (PSCONV1 .AND. PSCONV6) GOTO 20
1625       ENDIF
1626 10    CONTINUE
1627 !cc      CALL PUSHERR (0002, 'CALCQ3A')    ! WARNING ERROR: NO CONVERGENCE
1628 !
1629 ! *** CALCULATE GAS / SOLID SPECIES (LIQUID IN MOLAL ALREADY) *********
1630 !
1631 20    A2      = (XK2/XKW)*R*TEMP*(GAMA(10)/GAMA(5))**2. ! NH3  <==> NH4+
1632       A3      = XK4 *R*TEMP*(WATER/GAMA(10))**2.        ! HNO3 <==> NO3-
1633       A4      = XK3 *R*TEMP*(WATER/GAMA(11))**2.        ! HCL  <==> CL-
1634 !
1635       GNH3    = NH4I/HI/A2
1636       GHNO3   = HI*NO3I/A3
1637       GHCL    = HI*CLI /A4
1638 !
1639       GASAQ(1)= NH3AQ
1640       GASAQ(2)= CLAQ
1641       GASAQ(3)= NO3AQ
1642 !
1643       CNH42S4 = CHI6 - PSI6
1644       CNH4NO3 = ZERO
1645       CNH4CL  = ZERO
1646       CNACL   = ZERO
1647       CNANO3  = ZERO
1648       CNA2SO4 = CHI1 - PSI1
1649 !
1650       RETURN
1651 !
1652 ! *** END OF SUBROUTINE CALCQ3A *****************************************
1653 !
1654       END SUBROUTINE CALCQ3A
1655 !=======================================================================
1656 !
1657 ! *** ISORROPIA CODE
1658 ! *** SUBROUTINE CALCQ2
1659 ! *** CASE Q2
1660 !
1661 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
1662 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0) ; SODIUM RICH (SODRAT >= 2.0)
1663 !     2. SOLID & LIQUID AEROSOL POSSIBLE
1664 !     3. SOLIDS POSSIBLE : NH4CL, NA2SO4, NANO3, NACL
1665 !
1666 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
1667 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
1668 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
1669 !
1670 !=======================================================================
1671 !
1672       SUBROUTINE CALCQ2
1673       USE ISRPIA
1674       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
1675 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
1676       LOGICAL EXNO, EXCL
1677       EXTERNAL CALCQ1A, CALCQ3A, CALCQ4
1678 !
1679 ! *** REGIME DEPENDS ON AMBIENT RELATIVE HUMIDITY & POSSIBLE SPECIES ***
1680 !
1681       EXNO = WAER(4).GT.TINY
1682       EXCL = WAER(5).GT.TINY
1683 !
1684       IF (EXNO) THEN                       ! *** NITRATE EXISTS
1685          SCASE = 'Q2 ; SUBCASE 1'
1686          CALL CALCQ2A
1687          SCASE = 'Q2 ; SUBCASE 1'
1688 !
1689       ELSEIF (.NOT.EXNO .AND. EXCL) THEN   ! *** ONLY CHLORIDE EXISTS
1690          IF (RH.LT.DRMG2) THEN
1691             SCASE = 'Q2 ; SUBCASE 2'
1692             CALL CALCQ1A             ! SOLID
1693             SCASE = 'Q2 ; SUBCASE 2'
1694          ELSE
1695             SCASE = 'Q2 ; SUBCASE 3' ! MDRH (NH4)2SO4, NA2SO4, NH4CL
1696             CALL CALCMDRP (RH, DRMG2, DRNH4CL, CALCQ1A, CALCQ3A)
1697             SCASE = 'Q2 ; SUBCASE 3'
1698          ENDIF
1699 !
1700       ELSE                                 ! *** NO CHLORIDE AND NITRATE
1701          IF (RH.LT.DRMG3) THEN
1702             SCASE = 'Q2 ; SUBCASE 2'
1703             CALL CALCQ1A             ! SOLID
1704             SCASE = 'Q2 ; SUBCASE 2'
1705          ELSE
1706             SCASE = 'Q2 ; SUBCASE 4' ! MDRH (NH4)2SO4, NA2SO4
1707             CALL CALCMDRP (RH, DRMG3, DRNH42S4, CALCQ1A, CALCQ4)
1708             SCASE = 'Q2 ; SUBCASE 4'
1709          ENDIF
1710       ENDIF
1711 !
1712       RETURN
1713 !
1714 ! *** END OF SUBROUTINE CALCQ2 ******************************************
1715 !
1716       END SUBROUTINE CALCQ2
1717
1718
1719 !=======================================================================
1720 !
1721 ! *** ISORROPIA CODE
1722 ! *** SUBROUTINE CALCQ2A
1723 ! *** CASE Q2 ; SUBCASE A
1724 !
1725 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
1726 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0); SODIUM POOR (SODRAT < 2.0)
1727 !     2. LIQUID AND SOLID PHASES ARE POSSIBLE
1728 !
1729 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
1730 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
1731 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
1732 !
1733 !=======================================================================
1734 !
1735       SUBROUTINE CALCQ2A
1736       USE SOLUT
1737       USE ISRPIA
1738       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
1739 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
1740 !
1741       LOGICAL PSCONV1, PSCONV4, PSCONV6
1742       DOUBLE PRECISION NH4I, NAI, NO3I, NH3AQ, NO3AQ, CLAQ
1743 !      COMMON /SOLUT/ CHI1, CHI2, CHI3, CHI4, CHI5, CHI6, CHI7, CHI8,   &
1744 !                     PSI1, PSI2, PSI3, PSI4, PSI5, PSI6, PSI7, PSI8,   &
1745 !                     A1,   A2,   A3,   A4,   A5,   A6,   A7,   A8
1746 !
1747 ! *** SETUP PARAMETERS ************************************************
1748 !
1749       FRST    =.TRUE.
1750       CALAIN  =.TRUE.
1751       CALAOU  =.TRUE.
1752 !
1753       PSCONV1 =.TRUE.
1754       PSCONV4 =.TRUE.
1755       PSCONV6 =.TRUE.
1756 !
1757       PSI1O   =-GREAT
1758       PSI4O   =-GREAT
1759       PSI6O   =-GREAT
1760 !
1761       ROOT1   = ZERO
1762       ROOT2   = ZERO
1763       ROOT3   = ZERO
1764 !
1765 ! *** CALCULATE INITIAL SOLUTION ***************************************
1766 !
1767       CALL CALCQ1A
1768 !
1769       CHI1   = CNA2SO4      ! SALTS
1770       CHI4   = CNH4CL
1771       CHI6   = CNH42S4
1772 !
1773       PSI1   = CNA2SO4      ! AMOUNT DISSOLVED
1774       PSI4   = CNH4CL
1775       PSI5   = CNH4NO3
1776       PSI6   = CNH42S4
1777 !
1778       CALL CALCMR           ! WATER
1779 !
1780       NAI    = WAER(1)      ! LIQUID CONCENTRATIONS
1781       SO4I   = WAER(2)
1782       NH4I   = WAER(3)
1783       NO3I   = WAER(4)
1784       CLI    = WAER(5)
1785       HSO4I  = ZERO
1786       NH3AQ  = ZERO
1787       NO3AQ  = ZERO
1788       CLAQ   = ZERO
1789 !
1790 ! *** SOLVE EQUATIONS ; WITH ITERATIONS FOR ACTIVITY COEF. ************
1791 !
1792       DO 10 I=1,NSWEEP
1793       A5  = XK5 *(WATER/GAMA(2))**3.         ! Na2SO4    <==> Na+
1794       A14 = XK14*(WATER/GAMA(6))**2.         ! NH4Cl     <==> NH4+
1795       A7  = XK7 *(WATER/GAMA(4))**3.         ! (NH4)2SO4 <==> Na+
1796       AKW = XKW*RH*WATER*WATER               ! H2O       <==> H+
1797 !
1798 ! AMMONIUM CHLORIDE
1799 !
1800       IF (NH4I*CLI .GT. A14) THEN
1801          BB    =-(WAER(3) + WAER(5) - 2.D0*ROOT1)
1802          CC    = WAER(5)*(WAER(3) - 2.D0*ROOT1) - A14
1803          DD    = BB*BB - 4.D0*CC
1804          IF (DD.LT.ZERO) THEN
1805             ROOT2 = ZERO
1806          ELSE
1807             DD    = SQRT(DD)
1808             ROOT2A= 0.5D0*(-BB+DD)
1809             ROOT2B= 0.5D0*(-BB-DD)
1810             IF (ZERO.LE.ROOT2A) THEN
1811                ROOT2 = ROOT2A
1812             ELSE
1813                ROOT2 = ROOT2B
1814             ENDIF
1815             ROOT2 = MIN(ROOT2, WAER(5), WAER(3) - 2.D0*ROOT1, CHI4)
1816             ROOT2 = MAX(ROOT2, ZERO)
1817             PSI4  = CHI4 - ROOT2
1818          ENDIF
1819       ENDIF
1820       PSCONV4 = ABS(PSI4-PSI4O) .LE. EPS*PSI4O
1821       PSI4O   = PSI4
1822 !
1823 ! SODIUM SULFATE
1824 !
1825       IF (NAI*NAI*SO4I .GT. A5) THEN
1826          BB =-(WAER(2) + WAER(1) - ROOT1)
1827          CC = WAER(1)*(WAER(2) - ROOT1) + 0.25*WAER(1)*WAER(1)
1828          DD =-0.25*(WAER(1)*WAER(1)*(WAER(2) - ROOT1) - A5)
1829          CALL POLY3(BB, CC, DD, ROOT3, ISLV)
1830          IF (ISLV.NE.0) ROOT3 = TINY
1831          ROOT3 = MIN (ROOT3, WAER(1)/2.0, WAER(2) - ROOT1, CHI1)
1832          ROOT3 = MAX (ROOT3, ZERO)
1833          PSI1  = CHI1-ROOT3
1834       ENDIF
1835       PSCONV1 = ABS(PSI1-PSI1O) .LE. EPS*PSI1O
1836       PSI1O   = PSI1
1837 !
1838 ! AMMONIUM SULFATE
1839 !
1840       IF (NH4I*NH4I*SO4I .GT. A4) THEN
1841          BB =-(WAER(2)+WAER(3)-ROOT2-ROOT3)
1842          CC = (WAER(3)-ROOT2)*(WAER(2)-ROOT3+0.5D0*(WAER(3)-ROOT2))
1843          DD =-((WAER(2)-ROOT3)*(WAER(3)-ROOT2)**2.D0 + A4)/4.D0
1844          CALL POLY3(BB, CC, DD, ROOT1, ISLV)
1845          IF (ISLV.NE.0) ROOT1 = TINY
1846          ROOT1 = MIN(ROOT1, WAER(3)-ROOT2, WAER(2)-ROOT3, CHI6)
1847          ROOT1 = MAX(ROOT1, ZERO)
1848          PSI6  = CHI6-ROOT1
1849       ENDIF
1850       PSCONV6 = ABS(PSI6-PSI6O) .LE. EPS*PSI6O
1851       PSI6O   = PSI6
1852 !
1853 ! ION CONCENTRATIONS
1854 !
1855       NAI = WAER(1) - 2.D0*ROOT3
1856       SO4I= WAER(2) - ROOT1 - ROOT3
1857       NH4I= WAER(3) - ROOT2 - 2.D0*ROOT1
1858       NO3I= WAER(4)
1859       CLI = WAER(5) - ROOT2
1860 !
1861 ! SOLUTION ACIDIC OR BASIC?
1862 !
1863       GG   = 2.D0*SO4I + NO3I + CLI - NAI - NH4I
1864       IF (GG.GT.TINY) THEN                        ! H+ in excess
1865          BB =-GG
1866          CC =-AKW
1867          DD = BB*BB - 4.D0*CC
1868          HI = 0.5D0*(-BB + SQRT(DD))
1869          OHI= AKW/HI
1870       ELSE                                        ! OH- in excess
1871          BB = GG
1872          CC =-AKW
1873          DD = BB*BB - 4.D0*CC
1874          OHI= 0.5D0*(-BB + SQRT(DD))
1875          HI = AKW/OHI
1876       ENDIF
1877 !
1878 ! UNDISSOCIATED SPECIES EQUILIBRIA
1879 !
1880       IF (HI.LT.OHI) THEN
1881          CALL CALCAMAQ2 (-GG, NH4I, OHI, NH3AQ)
1882          HI    = AKW/OHI
1883          HSO4I = ZERO
1884       ELSE
1885          GGNO3 = MAX(2.D0*SO4I + NO3I - NAI - NH4I, ZERO)
1886          GGCL  = MAX(GG-GGNO3, ZERO)
1887          IF (GGCL .GT.TINY) CALL CALCCLAQ2 (GGCL, CLI, HI, CLAQ) ! HCl
1888          IF (GGNO3.GT.TINY) THEN
1889             IF (GGCL.LE.TINY) HI = ZERO
1890             CALL CALCNIAQ2 (GGNO3, NO3I, HI, NO3AQ)              ! HNO3
1891          ENDIF
1892 !
1893 ! CONCENTRATION ADJUSTMENTS ; HSO4 minor species.
1894 !
1895          CALL CALCHS4 (HI, SO4I, ZERO, DEL)
1896          SO4I  = SO4I  - DEL
1897          HI    = HI    - DEL
1898          HSO4I = DEL
1899          OHI   = AKW/HI
1900       ENDIF
1901 !
1902 ! *** SAVE CONCENTRATIONS IN MOLAL ARRAY ******************************
1903 !
1904       MOLAL(1) = HI
1905       MOLAL(2) = NAI
1906       MOLAL(3) = NH4I
1907       MOLAL(4) = CLI
1908       MOLAL(5) = SO4I
1909       MOLAL(6) = HSO4I
1910       MOLAL(7) = NO3I
1911 !
1912 ! *** CALCULATE WATER **************************************************
1913 !
1914       CALL CALCMR
1915 !
1916 ! *** CALCULATE ACTIVITIES OR TERMINATE INTERNAL LOOP *****************
1917 !
1918       IF (FRST.AND.CALAOU .OR. .NOT.FRST.AND.CALAIN) THEN
1919          CALL CALCACT
1920       ELSE
1921          IF (PSCONV1 .AND. PSCONV4 .AND. PSCONV6) GOTO 20
1922       ENDIF
1923 10    CONTINUE
1924 !cc      CALL PUSHERR (0002, 'CALCQ2A')    ! WARNING ERROR: NO CONVERGENCE
1925 !
1926 ! *** CALCULATE GAS / SOLID SPECIES (LIQUID IN MOLAL ALREADY) *********
1927 !
1928 20    A2      = (XK2/XKW)*R*TEMP*(GAMA(10)/GAMA(5))**2. ! NH3  <==> NH4+
1929       A3      = XK4 *R*TEMP*(WATER/GAMA(10))**2.        ! HNO3 <==> NO3-
1930       A4      = XK3 *R*TEMP*(WATER/GAMA(11))**2.        ! HCL  <==> CL-
1931 !
1932       GNH3    = NH4I/HI/A2
1933       GHNO3   = HI*NO3I/A3
1934       GHCL    = HI*CLI /A4
1935 !
1936       GASAQ(1)= NH3AQ
1937       GASAQ(2)= CLAQ
1938       GASAQ(3)= NO3AQ
1939 !
1940       CNH42S4 = CHI6 - PSI6
1941       CNH4NO3 = ZERO
1942       CNH4CL  = CHI4 - PSI4
1943       CNACL   = ZERO
1944       CNANO3  = ZERO
1945       CNA2SO4 = CHI1 - PSI1
1946 !
1947       RETURN
1948 !
1949 ! *** END OF SUBROUTINE CALCQ2A *****************************************
1950 !
1951       END SUBROUTINE CALCQ2A
1952 !=======================================================================
1953 !
1954 ! *** ISORROPIA CODE
1955 ! *** SUBROUTINE CALCQ1
1956 ! *** CASE Q1
1957 !
1958 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
1959 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0) ; SODIUM POOR (SODRAT < 2.0)
1960 !     2. SOLID AEROSOL ONLY
1961 !     3. SOLIDS POSSIBLE : NH4NO3, NH4CL, (NH4)2SO4, NA2SO4
1962 !
1963 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
1964 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
1965 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
1966 !
1967 !=======================================================================
1968 !
1969       SUBROUTINE CALCQ1
1970       USE ISRPIA
1971       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
1972 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
1973       LOGICAL EXNO, EXCL
1974       EXTERNAL CALCQ1A, CALCQ2A, CALCQ3A, CALCQ4
1975 !
1976 ! *** REGIME DEPENDS ON AMBIENT RELATIVE HUMIDITY & POSSIBLE SPECIES ***
1977 !
1978       EXNO = WAER(4).GT.TINY
1979       EXCL = WAER(5).GT.TINY
1980 !
1981       IF (EXNO .AND. EXCL) THEN           ! *** NITRATE & CHLORIDE EXIST
1982          IF (RH.LT.DRMG1) THEN
1983             SCASE = 'Q1 ; SUBCASE 1'
1984             CALL CALCQ1A             ! SOLID
1985             SCASE = 'Q1 ; SUBCASE 1'
1986          ELSE
1987             SCASE = 'Q1 ; SUBCASE 2' ! MDRH (NH4)2SO4, NA2SO4, NH4CL, NH4NO3
1988             CALL CALCMDRP (RH, DRMG1, DRNH4NO3, CALCQ1A, CALCQ2A)
1989             SCASE = 'Q1 ; SUBCASE 2'
1990          ENDIF
1991 !
1992       ELSE IF (EXNO .AND. .NOT.EXCL) THEN ! *** ONLY NITRATE EXISTS
1993          IF (RH.LT.DRMQ1) THEN
1994             SCASE = 'Q1 ; SUBCASE 1'
1995             CALL CALCQ1A             ! SOLID
1996             SCASE = 'Q1 ; SUBCASE 1'
1997          ELSE
1998             SCASE = 'Q1 ; SUBCASE 3' ! MDRH (NH4)2SO4, NA2SO4, NH4NO3
1999             CALL CALCMDRP (RH, DRMQ1, DRNH4NO3, CALCQ1A, CALCQ2A)
2000             SCASE = 'Q1 ; SUBCASE 3'
2001          ENDIF
2002 !
2003       ELSE IF (.NOT.EXNO .AND. EXCL) THEN ! *** ONLY CHLORIDE EXISTS
2004          IF (RH.LT.DRMG2) THEN
2005             SCASE = 'Q1 ; SUBCASE 1'
2006             CALL CALCQ1A             ! SOLID
2007             SCASE = 'Q1 ; SUBCASE 1'
2008          ELSE
2009             SCASE = 'Q1 ; SUBCASE 4' ! MDRH (NH4)2SO4, NA2SO4, NH4CL
2010             CALL CALCMDRP (RH, DRMG2, DRNH4CL, CALCQ1A, CALCQ3A)
2011             SCASE = 'Q1 ; SUBCASE 4'
2012          ENDIF
2013 !
2014       ELSE                                ! *** NO CHLORIDE AND NITRATE
2015          IF (RH.LT.DRMG3) THEN
2016             SCASE = 'Q1 ; SUBCASE 1'
2017             CALL CALCQ1A             ! SOLID
2018             SCASE = 'Q1 ; SUBCASE 1'
2019          ELSE
2020             SCASE = 'Q1 ; SUBCASE 5' ! MDRH (NH4)2SO4, NA2SO4
2021             CALL CALCMDRP (RH, DRMG3, DRNH42S4, CALCQ1A, CALCQ4)
2022             SCASE = 'Q1 ; SUBCASE 5'
2023          ENDIF
2024       ENDIF
2025 !
2026       RETURN
2027 !
2028 ! *** END OF SUBROUTINE CALCQ1 ******************************************
2029 !
2030       END SUBROUTINE CALCQ1
2031
2032
2033 !=======================================================================
2034 !
2035 ! *** ISORROPIA CODE
2036 ! *** SUBROUTINE CALCQ1A
2037 ! *** CASE Q1 ; SUBCASE 1
2038 !
2039 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
2040 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0) ; SODIUM POOR (SODRAT < 2.0)
2041 !     2. SOLID AEROSOL ONLY
2042 !     3. SOLIDS POSSIBLE : NH4NO3, NH4CL, (NH4)2SO4, NA2SO4
2043 !
2044 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
2045 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
2046 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
2047 !
2048 !=======================================================================
2049 !
2050       SUBROUTINE CALCQ1A
2051       USE ISRPIA
2052       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
2053 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
2054 !
2055 ! *** CALCULATE SOLIDS **************************************************
2056 !
2057       CNA2SO4 = 0.5d0*WAER(1)
2058       FRSO4   = MAX (WAER(2)-CNA2SO4, ZERO)
2059 !
2060       CNH42S4 = MAX (MIN(FRSO4,0.5d0*WAER(3)), TINY)
2061       FRNH3   = MAX (WAER(3)-2.D0*CNH42S4, ZERO)
2062 !
2063       CNH4NO3 = MIN (FRNH3, WAER(4))
2064 !CC      FRNO3   = MAX (WAER(4)-CNH4NO3, ZERO)
2065       FRNH3   = MAX (FRNH3-CNH4NO3, ZERO)
2066 !
2067       CNH4CL  = MIN (FRNH3, WAER(5))
2068 !CC      FRCL    = MAX (WAER(5)-CNH4CL, ZERO)
2069       FRNH3   = MAX (FRNH3-CNH4CL, ZERO)
2070 !
2071 ! *** OTHER PHASES ******************************************************
2072 !
2073       WATER   = ZERO
2074 !
2075       GNH3    = ZERO
2076       GHNO3   = ZERO
2077       GHCL    = ZERO
2078 !
2079       RETURN
2080 !
2081 ! *** END OF SUBROUTINE CALCQ1A *****************************************
2082 !
2083       END SUBROUTINE CALCQ1A
2084 !=======================================================================
2085 !
2086 ! *** ISORROPIA CODE
2087 ! *** SUBROUTINE CALCR6
2088 ! *** CASE R6
2089 !
2090 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
2091 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0); SODIUM RICH (SODRAT >= 2.0)
2092 !     2. THERE IS ONLY A LIQUID PHASE
2093 !
2094 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
2095 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
2096 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
2097 !
2098 !=======================================================================
2099 !
2100       SUBROUTINE CALCR6
2101       USE SOLUT
2102       USE ISRPIA
2103       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
2104 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
2105 !
2106       DOUBLE PRECISION NH4I, NAI, NO3I, NH3AQ, NO3AQ, CLAQ
2107 !      COMMON /SOLUT/ CHI1, CHI2, CHI3, CHI4, CHI5, CHI6, CHI7, CHI8,   &
2108 !                     PSI1, PSI2, PSI3, PSI4, PSI5, PSI6, PSI7, PSI8,   &
2109 !                     A1,   A2,   A3,   A4,   A5,   A6,   A7,   A8
2110 !
2111 ! *** SETUP PARAMETERS ************************************************
2112 !
2113       CALL CALCR1A
2114 !
2115       PSI1   = CNA2SO4
2116       PSI2   = CNANO3
2117       PSI3   = CNACL
2118       PSI4   = CNH4CL
2119       PSI5   = CNH4NO3
2120 !
2121       FRST   = .TRUE.
2122       CALAIN = .TRUE.
2123       CALAOU = .TRUE.
2124 !
2125 ! *** CALCULATE WATER **************************************************
2126 !
2127       CALL CALCMR
2128 !
2129 ! *** SETUP LIQUID CONCENTRATIONS **************************************
2130 !
2131       HSO4I  = ZERO
2132       NH3AQ  = ZERO
2133       NO3AQ  = ZERO
2134       CLAQ   = ZERO
2135 !
2136 ! *** SOLVE EQUATIONS ; WITH ITERATIONS FOR ACTIVITY COEF. ************
2137 !
2138       DO 10 I=1,NSWEEP
2139       AKW = XKW*RH*WATER*WATER                        ! H2O    <==> H+
2140 !
2141       NAI    = WAER(1)
2142       SO4I   = WAER(2)
2143       NH4I   = WAER(3)
2144       NO3I   = WAER(4)
2145       CLI    = WAER(5)
2146 !
2147 ! SOLUTION ACIDIC OR BASIC?
2148 !
2149       GG  = 2.D0*WAER(2) + NO3I + CLI - NAI - NH4I
2150       IF (GG.GT.TINY) THEN                        ! H+ in excess
2151          BB =-GG
2152          CC =-AKW
2153          DD = BB*BB - 4.D0*CC
2154          HI = 0.5D0*(-BB + SQRT(DD))
2155          OHI= AKW/HI
2156       ELSE                                        ! OH- in excess
2157          BB = GG
2158          CC =-AKW
2159          DD = BB*BB - 4.D0*CC
2160          OHI= 0.5D0*(-BB + SQRT(DD))
2161          HI = AKW/OHI
2162       ENDIF
2163 !
2164 ! UNDISSOCIATED SPECIES EQUILIBRIA
2165 !
2166       IF (HI.LT.OHI) THEN
2167          CALL CALCAMAQ2 (-GG, NH4I, OHI, NH3AQ)
2168          HI    = AKW/OHI
2169       ELSE
2170          GGNO3 = MAX(2.D0*SO4I + NO3I - NAI - NH4I, ZERO)
2171          GGCL  = MAX(GG-GGNO3, ZERO)
2172          IF (GGCL .GT.TINY) CALL CALCCLAQ2 (GGCL, CLI, HI, CLAQ) ! HCl
2173          IF (GGNO3.GT.TINY) THEN
2174             IF (GGCL.LE.TINY) HI = ZERO
2175             CALL CALCNIAQ2 (GGNO3, NO3I, HI, NO3AQ)              ! HNO3
2176          ENDIF
2177 !
2178 ! CONCENTRATION ADJUSTMENTS ; HSO4 minor species.
2179 !
2180          CALL CALCHS4 (HI, SO4I, ZERO, DEL)
2181          SO4I  = SO4I  - DEL
2182          HI    = HI    - DEL
2183          HSO4I = DEL
2184          OHI   = AKW/HI
2185       ENDIF
2186 !
2187 ! *** SAVE CONCENTRATIONS IN MOLAL ARRAY ******************************
2188 !
2189       MOLAL(1) = HI
2190       MOLAL(2) = NAI
2191       MOLAL(3) = NH4I
2192       MOLAL(4) = CLI
2193       MOLAL(5) = SO4I
2194       MOLAL(6) = HSO4I
2195       MOLAL(7) = NO3I
2196 !
2197 ! *** CALCULATE ACTIVITIES OR TERMINATE INTERNAL LOOP *****************
2198 !
2199       IF (FRST.AND.CALAOU .OR. .NOT.FRST.AND.CALAIN) THEN
2200          CALL CALCACT
2201       ELSE
2202          GOTO 20
2203       ENDIF
2204 10    CONTINUE
2205 !cc      CALL PUSHERR (0002, 'CALCR6')    ! WARNING ERROR: NO CONVERGENCE
2206 !
2207 ! *** CALCULATE GAS / SOLID SPECIES (LIQUID IN MOLAL ALREADY) *********
2208 !
2209 20    A2       = (XK2/XKW)*R*TEMP*(GAMA(10)/GAMA(5))**2. ! NH3  <==> NH4+
2210       A3       = XK4 *R*TEMP*(WATER/GAMA(10))**2.        ! HNO3 <==> NO3-
2211       A4       = XK3 *R*TEMP*(WATER/GAMA(11))**2.        ! HCL  <==> CL-
2212 !
2213       GNH3     = NH4I/HI/A2
2214       GHNO3    = HI*NO3I/A3
2215       GHCL     = HI*CLI /A4
2216 !
2217       GASAQ(1) = NH3AQ
2218       GASAQ(2) = CLAQ
2219       GASAQ(3) = NO3AQ
2220 !
2221       CNH42S4  = ZERO
2222       CNH4NO3  = ZERO
2223       CNH4CL   = ZERO
2224       CNACL    = ZERO
2225       CNANO3   = ZERO
2226       CNA2SO4  = ZERO
2227 !
2228       RETURN
2229 !
2230 ! *** END OF SUBROUTINE CALCR6 ******************************************
2231 !
2232       END SUBROUTINE CALCR6
2233 !=======================================================================
2234 !
2235 ! *** ISORROPIA CODE
2236 ! *** SUBROUTINE CALCR5
2237 ! *** CASE R5
2238 !
2239 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
2240 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0); SODIUM RICH (SODRAT >= 2.0)
2241 !     2. LIQUID AND SOLID PHASES ARE POSSIBLE
2242 !
2243 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
2244 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
2245 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
2246 !
2247 !=======================================================================
2248 !
2249       SUBROUTINE CALCR5
2250       USE SOLUT
2251       USE ISRPIA
2252       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
2253 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
2254 !
2255       LOGICAL PSCONV
2256       DOUBLE PRECISION NH4I, NAI, NO3I, NH3AQ, NO3AQ, CLAQ
2257 !      COMMON /SOLUT/ CHI1, CHI2, CHI3, CHI4, CHI5, CHI6, CHI7, CHI8,   &
2258 !                     PSI1, PSI2, PSI3, PSI4, PSI5, PSI6, PSI7, PSI8,   &
2259 !                     A1,   A2,   A3,   A4,   A5,   A6,   A7,   A8
2260 !
2261       LOGICAL  NEAN, NEAC, NESN, NESC
2262 !
2263 ! *** SETUP PARAMETERS ************************************************
2264 !
2265       CALL CALCR1A                             ! DRY SOLUTION
2266 !
2267       NEAN = CNH4NO3.LE.TINY    ! NH4NO3       ! Water exists?
2268       NEAC = CNH4CL .LE.TINY    ! NH4CL
2269       NESN = CNANO3 .LE.TINY    ! NANO3
2270       NESC = CNACL  .LE.TINY    ! NACL
2271       IF (NEAN .AND. NEAC .AND. NESN .AND. NESC) RETURN
2272 !
2273       CHI1   = CNA2SO4
2274 !
2275       PSI1   = CNA2SO4
2276       PSI2   = CNANO3
2277       PSI3   = CNACL
2278       PSI4   = CNH4CL
2279       PSI5   = CNH4NO3
2280 !
2281       PSIO   =-GREAT
2282 !
2283 ! *** CALCULATE WATER **************************************************
2284 !
2285       CALL CALCMR
2286 !
2287       FRST   = .TRUE.
2288       CALAIN = .TRUE.
2289       CALAOU = .TRUE.
2290       PSCONV = .FALSE.
2291 !
2292 ! *** SETUP LIQUID CONCENTRATIONS **************************************
2293 !
2294       NAI    = WAER(1)
2295       SO4I   = WAER(2)
2296       NH4I   = WAER(3)
2297       NO3I   = WAER(4)
2298       CLI    = WAER(5)
2299       HSO4I  = ZERO
2300       NH3AQ  = ZERO
2301       NO3AQ  = ZERO
2302       CLAQ   = ZERO
2303 !
2304 ! *** SOLVE EQUATIONS ; WITH ITERATIONS FOR ACTIVITY COEF. ************
2305 !
2306       DO 10 I=1,NSWEEP
2307       A5  = XK5*(WATER/GAMA(2))**3.                   ! Na2SO4 <==> Na+
2308       AKW = XKW*RH*WATER*WATER                        ! H2O    <==> H+
2309 !
2310 ! SODIUM SULFATE
2311 !
2312       ROOT = ZERO
2313       IF (NAI*NAI*SO4I .GT. A5) THEN
2314          BB =-3.D0*CHI1
2315          CC = 3.D0*CHI1**2.0
2316          DD =-CHI1**3.0 + 0.25D0*A5
2317          CALL POLY3(BB, CC, DD, ROOT, ISLV)
2318          IF (ISLV.NE.0) ROOT = TINY
2319          ROOT = MIN (MAX(ROOT,ZERO), CHI1)
2320          PSI1 = CHI1-ROOT
2321       ENDIF
2322       PSCONV = ABS(PSI1-PSIO) .LE. EPS*PSIO
2323       PSIO   = PSI1
2324 !
2325 ! ION CONCENTRATIONS
2326 !
2327       NAI  = WAER(1) - 2.D0*ROOT
2328       SO4I = WAER(2) - ROOT
2329       NH4I = WAER(3)
2330       NO3I = WAER(4)
2331       CLI  = WAER(5)
2332 !
2333 ! SOLUTION ACIDIC OR BASIC?
2334 !
2335       GG   = 2.D0*SO4I + NO3I + CLI - NAI - NH4I
2336       IF (GG.GT.TINY) THEN                        ! H+ in excess
2337          BB =-GG
2338          CC =-AKW
2339          DD = BB*BB - 4.D0*CC
2340          HI = 0.5D0*(-BB + SQRT(DD))
2341          OHI= AKW/HI
2342       ELSE                                        ! OH- in excess
2343          BB = GG
2344          CC =-AKW
2345          DD = BB*BB - 4.D0*CC
2346          OHI= 0.5D0*(-BB + SQRT(DD))
2347          HI = AKW/OHI
2348       ENDIF
2349 !
2350 ! UNDISSOCIATED SPECIES EQUILIBRIA
2351 !
2352       IF (HI.LT.OHI) THEN
2353          CALL CALCAMAQ2 (-GG, NH4I, OHI, NH3AQ)
2354          HI    = AKW/OHI
2355       ELSE
2356          GGNO3 = MAX(2.D0*SO4I + NO3I - NAI - NH4I, ZERO)
2357          GGCL  = MAX(GG-GGNO3, ZERO)
2358          IF (GGCL .GT.TINY) CALL CALCCLAQ2 (GGCL, CLI, HI, CLAQ) ! HCl
2359          IF (GGNO3.GT.TINY) THEN
2360             IF (GGCL.LE.TINY) HI = ZERO
2361             CALL CALCNIAQ2 (GGNO3, NO3I, HI, NO3AQ)              ! HNO3
2362          ENDIF
2363 !
2364 ! CONCENTRATION ADJUSTMENTS ; HSO4 minor species.
2365 !
2366          CALL CALCHS4 (HI, SO4I, ZERO, DEL)
2367          SO4I  = SO4I  - DEL
2368          HI    = HI    - DEL
2369          HSO4I = DEL
2370          OHI   = AKW/HI
2371       ENDIF
2372 !
2373 ! *** SAVE CONCENTRATIONS IN MOLAL ARRAY ******************************
2374 !
2375       MOLAL(1) = HI
2376       MOLAL(2) = NAI
2377       MOLAL(3) = NH4I
2378       MOLAL(4) = CLI
2379       MOLAL(5) = SO4I
2380       MOLAL(6) = HSO4I
2381       MOLAL(7) = NO3I
2382 !
2383 ! *** CALCULATE WATER **************************************************
2384 !
2385       CALL CALCMR
2386 !
2387 ! *** CALCULATE ACTIVITIES OR TERMINATE INTERNAL LOOP *****************
2388 !
2389       IF (FRST.AND.CALAOU .OR. .NOT.FRST.AND.CALAIN) THEN
2390          CALL CALCACT
2391       ELSE
2392          IF (PSCONV) GOTO 20
2393       ENDIF
2394 10    CONTINUE
2395 !cc      CALL PUSHERR (0002, 'CALCR5')    ! WARNING ERROR: NO CONVERGENCE
2396 !
2397 ! *** CALCULATE GAS / SOLID SPECIES (LIQUID IN MOLAL ALREADY) *********
2398 !
2399 20    A2       = (XK2/XKW)*R*TEMP*(GAMA(10)/GAMA(5))**2. ! NH3  <==> NH4+
2400 !C      A21      = XK21*WATER*R*TEMP
2401       A3       = XK4 *R*TEMP*(WATER/GAMA(10))**2.        ! HNO3 <==> NO3-
2402       A4       = XK3 *R*TEMP*(WATER/GAMA(11))**2.        ! HCL  <==> CL-
2403 !
2404       GNH3     = NH4I/HI/A2  ! NH4I*OHI/A2/AKW
2405       GHNO3    = HI*NO3I/A3
2406       GHCL     = HI*CLI /A4
2407 !
2408       GASAQ(1) = NH3AQ
2409       GASAQ(2) = CLAQ
2410       GASAQ(3) = NO3AQ
2411 !
2412       CNH42S4  = ZERO
2413       CNH4NO3  = ZERO
2414       CNH4CL   = ZERO
2415       CNACL    = ZERO
2416       CNANO3   = ZERO
2417       CNA2SO4  = CHI1 - PSI1
2418 !
2419       RETURN
2420 !
2421 ! *** END OF SUBROUTINE CALCR5 ******************************************
2422 !
2423       END SUBROUTINE CALCR5
2424 !=======================================================================
2425 !
2426 ! *** ISORROPIA CODE
2427 ! *** SUBROUTINE CALCR4
2428 ! *** CASE R4
2429 !
2430 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
2431 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0) ; SODIUM RICH (SODRAT >= 2.0)
2432 !     2. SOLID AEROSOL ONLY
2433 !     3. SOLIDS POSSIBLE : NH4NO3, NH4CL, NA2SO4, NANO3, NACL
2434 !
2435 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
2436 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
2437 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
2438 !
2439 !=======================================================================
2440 !
2441       SUBROUTINE CALCR4
2442       USE ISRPIA
2443       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
2444 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
2445       LOGICAL  EXAN, EXAC, EXSN, EXSC
2446       EXTERNAL CALCR1A, CALCR5
2447 !
2448 ! *** SOLVE FOR DRY CASE AND SEE WHICH SOLIDS ARE POSSIBLE **************
2449 !
2450       SCASE = 'R4 ; SUBCASE 2'
2451       CALL CALCR1A              ! SOLID
2452       SCASE = 'R4 ; SUBCASE 2'
2453 !
2454       EXAN = CNH4NO3.GT.TINY    ! NH4NO3
2455       EXAC = CNH4CL .GT.TINY    ! NH4CL
2456       EXSN = CNANO3 .GT.TINY    ! NANO3
2457       EXSC = CNACL  .GT.TINY    ! NACL
2458 !
2459 ! *** REGIME DEPENDS ON RELATIVE HUMIDITY AND POSSIBLE SPECIES **********
2460 !
2461       IF (EXAN .OR. EXSN .OR. EXSC) THEN   ! *** NH4NO3,NANO3 EXIST
2462          IF (RH.GE.DRMH1) THEN
2463             SCASE = 'R4 ; SUBCASE 1'
2464             CALL CALCR4A
2465             SCASE = 'R4 ; SUBCASE 1'
2466          ENDIF
2467 !
2468       ELSE IF (EXAC) THEN                  ! *** NH4CL EXISTS ONLY
2469          IF (RH.GE.DRMR5) THEN
2470             SCASE = 'R4 ; SUBCASE 3'
2471             CALL CALCMDRP (RH, DRMR5, DRNH4CL, CALCR1A, CALCR5)
2472             SCASE = 'R4 ; SUBCASE 3'
2473          ENDIF
2474       ENDIF
2475 !
2476       RETURN
2477 !
2478 ! *** END OF SUBROUTINE CALCR4 ******************************************
2479 !
2480       END SUBROUTINE CALCR4
2481
2482
2483
2484 !=======================================================================
2485 !
2486 ! *** ISORROPIA CODE
2487 ! *** SUBROUTINE CALCR4A
2488 ! *** CASE R4A
2489 !
2490 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
2491 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0); SODIUM RICH (SODRAT >= 2.0)
2492 !     2. LIQUID AND SOLID PHASES ARE POSSIBLE
2493 !
2494 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
2495 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
2496 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
2497 !
2498 !=======================================================================
2499 !
2500       SUBROUTINE CALCR4A
2501       USE ISRPIA
2502       USE SOLUT
2503       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
2504 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
2505 !
2506       LOGICAL PSCONV1, PSCONV4
2507       DOUBLE PRECISION NH4I, NAI, NO3I, NH3AQ, NO3AQ, CLAQ
2508 !      COMMON /SOLUT/ CHI1, CHI2, CHI3, CHI4, CHI5, CHI6, CHI7, CHI8,   &
2509 !                     PSI1, PSI2, PSI3, PSI4, PSI5, PSI6, PSI7, PSI8,   &
2510 !                     A1,   A2,   A3,   A4,   A5,   A6,   A7,   A8
2511 !
2512 ! *** SETUP PARAMETERS ************************************************
2513 !
2514       FRST    = .TRUE.
2515       CALAIN  = .TRUE.
2516       CALAOU  = .TRUE.
2517       PSCONV1 = .FALSE.
2518       PSCONV4 = .FALSE.
2519       PSIO1   =-GREAT
2520       PSIO4   =-GREAT
2521 !
2522 ! *** CALCULATE INITIAL SOLUTION ***************************************
2523 !
2524       CALL CALCR1A
2525 !
2526       CHI1   = CNA2SO4      ! SALTS
2527       CHI4   = CNH4CL
2528 !
2529       PSI1   = CNA2SO4
2530       PSI2   = CNANO3
2531       PSI3   = CNACL
2532       PSI4   = CNH4CL
2533       PSI5   = CNH4NO3
2534 !
2535       CALL CALCMR           ! WATER
2536 !
2537       NAI    = WAER(1)      ! LIQUID CONCENTRATIONS
2538       SO4I   = WAER(2)
2539       NH4I   = WAER(3)
2540       NO3I   = WAER(4)
2541       CLI    = WAER(5)
2542       HSO4I  = ZERO
2543       NH3AQ  = ZERO
2544       NO3AQ  = ZERO
2545       CLAQ   = ZERO
2546 !
2547 ! *** SOLVE EQUATIONS ; WITH ITERATIONS FOR ACTIVITY COEF. ************
2548 !
2549       DO 10 I=1,NSWEEP
2550       A5  = XK5 *(WATER/GAMA(2))**3.                  ! Na2SO4 <==> Na+
2551       A14 = XK14*(WATER/GAMA(6))**2.                  ! NH4Cl  <==> NH4+
2552       AKW = XKW*RH*WATER*WATER                        ! H2O    <==> H+
2553 !
2554 ! SODIUM SULFATE
2555 !
2556       ROOT = ZERO
2557       IF (NAI*NAI*SO4I .GT. A5) THEN
2558          BB =-3.D0*CHI1
2559          CC = 3.D0*CHI1**2.0
2560          DD =-CHI1**3.0 + 0.25D0*A5
2561          CALL POLY3(BB, CC, DD, ROOT, ISLV)
2562          IF (ISLV.NE.0) ROOT = TINY
2563          ROOT = MIN (MAX(ROOT,ZERO), CHI1)
2564          PSI1 = CHI1-ROOT
2565          NAI  = WAER(1) - 2.D0*ROOT
2566          SO4I = WAER(2) - ROOT
2567       ENDIF
2568       PSCONV1 = ABS(PSI1-PSIO1) .LE. EPS*PSIO1
2569       PSIO1   = PSI1
2570 !
2571 ! AMMONIUM CHLORIDE
2572 !
2573       ROOT = ZERO
2574       IF (NH4I*CLI .GT. A14) THEN
2575          BB   =-(NH4I + CLI)
2576          CC   =-A14 + NH4I*CLI
2577          DD   = BB*BB - 4.D0*CC
2578          ROOT = 0.5D0*(-BB-SQRT(DD))
2579          IF (ROOT.GT.TINY) THEN
2580             ROOT    = MIN(ROOT, CHI4)
2581             PSI4    = CHI4 - ROOT
2582             NH4I    = WAER(3) - ROOT
2583             CLI     = WAER(5) - ROOT
2584          ENDIF
2585       ENDIF
2586       PSCONV4 = ABS(PSI4-PSIO4) .LE. EPS*PSIO4
2587       PSIO4   = PSI4
2588 !
2589       NO3I   = WAER(4)
2590 !
2591 ! SOLUTION ACIDIC OR BASIC?
2592 !
2593       GG   = 2.D0*SO4I + NO3I + CLI - NAI - NH4I
2594       IF (GG.GT.TINY) THEN                        ! H+ in excess
2595          BB =-GG
2596          CC =-AKW
2597          DD = BB*BB - 4.D0*CC
2598          HI = 0.5D0*(-BB + SQRT(DD))
2599          OHI= AKW/HI
2600       ELSE                                        ! OH- in excess
2601          BB = GG
2602          CC =-AKW
2603          DD = BB*BB - 4.D0*CC
2604          OHI= 0.5D0*(-BB + SQRT(DD))
2605          HI = AKW/OHI
2606       ENDIF
2607 !
2608 ! UNDISSOCIATED SPECIES EQUILIBRIA
2609 !
2610       IF (HI.LT.OHI) THEN
2611          CALL CALCAMAQ2 (-GG, NH4I, OHI, NH3AQ)
2612          HI    = AKW/OHI
2613       ELSE
2614          GGNO3 = MAX(2.D0*SO4I + NO3I - NAI - NH4I, ZERO)
2615          GGCL  = MAX(GG-GGNO3, ZERO)
2616          IF (GGCL .GT.TINY) CALL CALCCLAQ2 (GGCL, CLI, HI, CLAQ) ! HCl
2617          IF (GGNO3.GT.TINY) THEN
2618             IF (GGCL.LE.TINY) HI = ZERO
2619             CALL CALCNIAQ2 (GGNO3, NO3I, HI, NO3AQ)              ! HNO3
2620          ENDIF
2621 !
2622 ! CONCENTRATION ADJUSTMENTS ; HSO4 minor species.
2623 !
2624          CALL CALCHS4 (HI, SO4I, ZERO, DEL)
2625          SO4I  = SO4I  - DEL
2626          HI    = HI    - DEL
2627          HSO4I = DEL
2628          OHI   = AKW/HI
2629       ENDIF
2630 !
2631 ! *** SAVE CONCENTRATIONS IN MOLAL ARRAY ******************************
2632 !
2633       MOLAL(1) = HI
2634       MOLAL(2) = NAI
2635       MOLAL(3) = NH4I
2636       MOLAL(4) = CLI
2637       MOLAL(5) = SO4I
2638       MOLAL(6) = HSO4I
2639       MOLAL(7) = NO3I
2640 !
2641 ! *** CALCULATE WATER **************************************************
2642 !
2643       CALL CALCMR
2644 !
2645 ! *** CALCULATE ACTIVITIES OR TERMINATE INTERNAL LOOP *****************
2646 !
2647       IF (FRST.AND.CALAOU .OR. .NOT.FRST.AND.CALAIN) THEN
2648          CALL CALCACT
2649       ELSE
2650          IF (PSCONV1 .AND. PSCONV4) GOTO 20
2651       ENDIF
2652 10    CONTINUE
2653 !cc      CALL PUSHERR (0002, 'CALCR4A')    ! WARNING ERROR: NO CONVERGENCE
2654 !
2655 ! *** CALCULATE GAS / SOLID SPECIES (LIQUID IN MOLAL ALREADY) *********
2656 !
2657 20    A2      = (XK2/XKW)*R*TEMP*(GAMA(10)/GAMA(5))**2. ! NH3  <==> NH4+
2658       A3      = XK4 *R*TEMP*(WATER/GAMA(10))**2.        ! HNO3 <==> NO3-
2659       A4      = XK3 *R*TEMP*(WATER/GAMA(11))**2.        ! HCL  <==> CL-
2660 !
2661       GNH3    = NH4I/HI/A2
2662       GHNO3   = HI*NO3I/A3
2663       GHCL    = HI*CLI /A4
2664 !
2665       GASAQ(1)= NH3AQ
2666       GASAQ(2)= CLAQ
2667       GASAQ(3)= NO3AQ
2668 !
2669       CNH42S4 = ZERO
2670       CNH4NO3 = ZERO
2671       CNH4CL  = CHI4 - PSI4
2672       CNACL   = ZERO
2673       CNANO3  = ZERO
2674       CNA2SO4 = CHI1 - PSI1
2675 !
2676       RETURN
2677 !
2678 ! *** END OF SUBROUTINE CALCR4A *****************************************
2679 !
2680       END SUBROUTINE CALCR4A
2681 !=======================================================================
2682 !
2683 ! *** ISORROPIA CODE
2684 ! *** SUBROUTINE CALCR3
2685 ! *** CASE R3
2686 !
2687 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
2688 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0) ; SODIUM RICH (SODRAT >= 2.0)
2689 !     2. SOLID AEROSOL ONLY
2690 !     3. SOLIDS POSSIBLE : NH4NO3, NH4CL, NA2SO4, NANO3, NACL
2691 !
2692 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
2693 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
2694 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
2695 !
2696 !=======================================================================
2697 !
2698       SUBROUTINE CALCR3
2699       USE ISRPIA
2700       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
2701 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
2702       LOGICAL  EXAN, EXAC, EXSN, EXSC
2703       EXTERNAL CALCR1A, CALCR4A, CALCR5
2704 !
2705 ! *** SOLVE FOR DRY CASE AND SEE WHICH SOLIDS ARE POSSIBLE **************
2706 !
2707       SCASE = 'R3 ; SUBCASE 2'
2708       CALL CALCR1A              ! SOLID
2709       SCASE = 'R3 ; SUBCASE 2'
2710 !
2711       EXAN = CNH4NO3.GT.TINY    ! NH4NO3
2712       EXAC = CNH4CL .GT.TINY    ! NH4CL
2713       EXSN = CNANO3 .GT.TINY    ! NANO3
2714       EXSC = CNACL  .GT.TINY    ! NACL
2715 !
2716 ! *** REGIME DEPENDS ON RELATIVE HUMIDITY AND POSSIBLE SPECIES **********
2717 !
2718       IF (EXAN .OR. EXSN) THEN                   ! *** NH4NO3,NANO3 EXIST
2719          IF (RH.GE.DRMH1) THEN
2720             SCASE = 'R3 ; SUBCASE 1'
2721             CALL CALCR3A
2722             SCASE = 'R3 ; SUBCASE 1'
2723          ENDIF
2724 !
2725       ELSE IF (.NOT.EXAN .AND. .NOT.EXSN) THEN   ! *** NH4NO3,NANO3 = 0
2726          IF      (     EXAC .AND.      EXSC) THEN
2727             IF (RH.GE.DRMR4) THEN
2728                SCASE = 'R3 ; SUBCASE 3'
2729                CALL CALCMDRP (RH, DRMR4, DRNACL, CALCR1A, CALCR4A)
2730                SCASE = 'R3 ; SUBCASE 3'
2731             ENDIF
2732
2733          ELSE IF (.NOT.EXAC .AND.      EXSC) THEN
2734             IF (RH.GE.DRMR2) THEN
2735                SCASE = 'R3 ; SUBCASE 4'
2736                CALL CALCMDRP (RH, DRMR2, DRNACL, CALCR1A, CALCR4A)
2737                SCASE = 'R3 ; SUBCASE 4'
2738             ENDIF
2739
2740          ELSE IF (     EXAC .AND. .NOT.EXSC) THEN
2741             IF (RH.GE.DRMR5) THEN
2742                SCASE = 'R3 ; SUBCASE 5'
2743                CALL CALCMDRP (RH, DRMR5, DRNACL, CALCR1A, CALCR5)
2744                SCASE = 'R3 ; SUBCASE 5'
2745             ENDIF
2746          ENDIF
2747 !
2748       ENDIF
2749 !
2750       RETURN
2751 !
2752 ! *** END OF SUBROUTINE CALCR3 ******************************************
2753 !
2754       END SUBROUTINE CALCR3
2755
2756
2757 !=======================================================================
2758 !
2759 ! *** ISORROPIA CODE
2760 ! *** SUBROUTINE CALCR3A
2761 ! *** CASE R3A
2762 !
2763 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
2764 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0); SODIUM RICH (SODRAT >= 2.0)
2765 !     2. LIQUID AND SOLID PHASES ARE POSSIBLE
2766 !
2767 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
2768 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
2769 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
2770 !
2771 !=======================================================================
2772 !
2773       SUBROUTINE CALCR3A
2774       USE ISRPIA
2775       USE SOLUT
2776       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
2777 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
2778 !
2779       LOGICAL PSCONV1, PSCONV3, PSCONV4
2780       DOUBLE PRECISION NH4I, NAI, NO3I, NH3AQ, NO3AQ, CLAQ
2781 !      COMMON /SOLUT/ CHI1, CHI2, CHI3, CHI4, CHI5, CHI6, CHI7, CHI8,   &
2782 !                     PSI1, PSI2, PSI3, PSI4, PSI5, PSI6, PSI7, PSI8,   &
2783 !                     A1,   A2,   A3,   A4,   A5,   A6,   A7,   A8
2784 !
2785 ! *** SETUP PARAMETERS ************************************************
2786 !
2787       FRST    =.TRUE.
2788       CALAIN  =.TRUE.
2789       CALAOU  =.TRUE.
2790       PSCONV1 =.TRUE.
2791       PSCONV3 =.TRUE.
2792       PSCONV4 =.TRUE.
2793       PSI1O   =-GREAT
2794       PSI3O   =-GREAT
2795       PSI4O   =-GREAT
2796       ROOT1   = ZERO
2797       ROOT2   = ZERO
2798       ROOT3   = ZERO
2799 !
2800 ! *** CALCULATE INITIAL SOLUTION ***************************************
2801 !
2802       CALL CALCR1A
2803 !
2804       CHI1   = CNA2SO4      ! SALTS
2805       CHI4   = CNH4CL
2806       CHI3   = CNACL
2807 !
2808       PSI1   = CNA2SO4
2809       PSI2   = CNANO3
2810       PSI3   = CNACL
2811       PSI4   = CNH4CL
2812       PSI5   = CNH4NO3
2813 !
2814       CALL CALCMR           ! WATER
2815 !
2816       NAI    = WAER(1)      ! LIQUID CONCENTRATIONS
2817       SO4I   = WAER(2)
2818       NH4I   = WAER(3)
2819       NO3I   = WAER(4)
2820       CLI    = WAER(5)
2821       HSO4I  = ZERO
2822       NH3AQ  = ZERO
2823       NO3AQ  = ZERO
2824       CLAQ   = ZERO
2825 !
2826       MOLAL(1) = ZERO
2827       MOLAL(2) = NAI
2828       MOLAL(3) = NH4I
2829       MOLAL(4) = CLI
2830       MOLAL(5) = SO4I
2831       MOLAL(6) = HSO4I
2832       MOLAL(7) = NO3I
2833 !
2834       CALL CALCACT          ! CALCULATE ACTIVITY COEFFICIENTS
2835 !
2836 ! *** SOLVE EQUATIONS ; WITH ITERATIONS FOR ACTIVITY COEF. ************
2837 !
2838       DO 10 I=1,NSWEEP
2839       A5  = XK5 *(WATER/GAMA(2))**3.                  ! Na2SO4 <==> Na+
2840       A8  = XK8 *(WATER/GAMA(1))**2.                  ! NaCl   <==> Na+
2841       A14 = XK14*(WATER/GAMA(6))**2.                  ! NH4Cl  <==> NH4+
2842       AKW = XKW*RH*WATER*WATER                        ! H2O    <==> H+
2843 !
2844 ! AMMONIUM CHLORIDE
2845 !
2846       IF (NH4I*CLI .GT. A14) THEN
2847          BB    =-(WAER(3) + WAER(5) - ROOT3)
2848          CC    =-A14 + NH4I*(WAER(5) - ROOT3)
2849          DD    = MAX(BB*BB - 4.D0*CC, ZERO)
2850          ROOT2A= 0.5D0*(-BB+SQRT(DD))
2851          ROOT2B= 0.5D0*(-BB-SQRT(DD))
2852          IF (ZERO.LE.ROOT2A) THEN
2853             ROOT2 = ROOT2A
2854          ELSE
2855             ROOT2 = ROOT2B
2856          ENDIF
2857          ROOT2 = MIN(MAX(ZERO, ROOT2), MAX(WAER(5)-ROOT3,ZERO),   &
2858                      CHI4, WAER(3))
2859          PSI4  = CHI4 - ROOT2
2860       ENDIF
2861       PSCONV4 = ABS(PSI4-PSI4O) .LE. EPS*PSI4O
2862       PSI4O   = PSI4
2863 !
2864 ! SODIUM SULFATE
2865 !
2866       IF (NAI*NAI*SO4I .GT. A5) THEN
2867          BB =-(CHI1 + WAER(1) - ROOT3)
2868          CC = 0.25D0*(WAER(1) - ROOT3)*(4.D0*CHI1+WAER(1)-ROOT3)
2869          DD =-0.25D0*(CHI1*(WAER(1)-ROOT3)**2.D0 - A5)
2870          CALL POLY3(BB, CC, DD, ROOT1, ISLV)
2871          IF (ISLV.NE.0) ROOT1 = TINY
2872          ROOT1 = MIN (MAX(ROOT1,ZERO), MAX(WAER(1)-ROOT3,ZERO),   &
2873                       CHI1, WAER(2))
2874          PSI1  = CHI1-ROOT1
2875       ENDIF
2876       PSCONV1 = ABS(PSI1-PSI1O) .LE. EPS*PSI1O
2877       PSI1O   = PSI1
2878 !
2879 ! ION CONCENTRATIONS
2880 !
2881       NAI = WAER(1) - (2.D0*ROOT1 + ROOT3)
2882       SO4I= WAER(2) - ROOT1
2883       NH4I= WAER(3) - ROOT2
2884       CLI = WAER(5) - (ROOT3 + ROOT2)
2885       NO3I= WAER(4)
2886 !
2887 ! SODIUM CHLORIDE  ; To obtain new value for ROOT3
2888 !
2889       IF (NAI*CLI .GT. A8) THEN
2890          BB    =-((CHI1-2.D0*ROOT1) + (WAER(5) - ROOT2))
2891          CC    = (CHI1-2.D0*ROOT1)*(WAER(5) - ROOT2) - A8
2892          DD    = SQRT(MAX(BB*BB - 4.D0*CC, TINY))
2893          ROOT3A= 0.5D0*(-BB-SQRT(DD))
2894          ROOT3B= 0.5D0*(-BB+SQRT(DD))
2895          IF (ZERO.LE.ROOT3A) THEN
2896             ROOT3 = ROOT3A
2897          ELSE
2898             ROOT3 = ROOT3B
2899          ENDIF
2900          ROOT3   = MIN(MAX(ROOT3, ZERO), CHI3)
2901          PSI3    = CHI3-ROOT3
2902       ENDIF
2903       PSCONV3 = ABS(PSI3-PSI3O) .LE. EPS*PSI3O
2904       PSI3O   = PSI3
2905 !
2906 ! SOLUTION ACIDIC OR BASIC?
2907 !
2908       GG   = 2.D0*SO4I + NO3I + CLI - NAI - NH4I
2909       IF (GG.GT.TINY) THEN                        ! H+ in excess
2910          BB =-GG
2911          CC =-AKW
2912          DD = BB*BB - 4.D0*CC
2913          HI = 0.5D0*(-BB + SQRT(DD))
2914          OHI= AKW/HI
2915       ELSE                                        ! OH- in excess
2916          BB = GG
2917          CC =-AKW
2918          DD = BB*BB - 4.D0*CC
2919          OHI= 0.5D0*(-BB + SQRT(DD))
2920          HI = AKW/OHI
2921       ENDIF
2922 !
2923 ! UNDISSOCIATED SPECIES EQUILIBRIA
2924 !
2925       IF (HI.LT.OHI) THEN
2926          CALL CALCAMAQ2 (-GG, NH4I, OHI, NH3AQ)
2927          HI    = AKW/OHI
2928       ELSE
2929          GGNO3 = MAX(2.D0*SO4I + NO3I - NAI - NH4I, ZERO)
2930          GGCL  = MAX(GG-GGNO3, ZERO)
2931          IF (GGCL .GT.TINY) CALL CALCCLAQ2 (GGCL, CLI, HI, CLAQ) ! HCl
2932          IF (GGNO3.GT.TINY) THEN
2933             IF (GGCL.LE.TINY) HI = ZERO
2934             CALL CALCNIAQ2 (GGNO3, NO3I, HI, NO3AQ)              ! HNO3
2935          ENDIF
2936 !
2937 ! CONCENTRATION ADJUSTMENTS ; HSO4 minor species.
2938 !
2939          CALL CALCHS4 (HI, SO4I, ZERO, DEL)
2940          SO4I  = SO4I  - DEL
2941          HI    = HI    - DEL
2942          HSO4I = DEL
2943          OHI   = AKW/HI
2944       ENDIF
2945 !
2946 ! *** SAVE CONCENTRATIONS IN MOLAL ARRAY ******************************
2947 !
2948       MOLAL(1) = HI
2949       MOLAL(2) = NAI
2950       MOLAL(3) = NH4I
2951       MOLAL(4) = CLI
2952       MOLAL(5) = SO4I
2953       MOLAL(6) = HSO4I
2954       MOLAL(7) = NO3I
2955 !
2956 ! *** CALCULATE WATER **************************************************
2957 !
2958       CALL CALCMR
2959 !
2960 ! *** CALCULATE ACTIVITIES OR TERMINATE INTERNAL LOOP *****************
2961 !
2962       IF (FRST.AND.CALAOU .OR. .NOT.FRST.AND.CALAIN) THEN
2963          CALL CALCACT
2964       ELSE
2965          IF (PSCONV1.AND.PSCONV3.AND.PSCONV4) GOTO 20
2966       ENDIF
2967 10    CONTINUE
2968 !cc      CALL PUSHERR (0002, 'CALCR3A')    ! WARNING ERROR: NO CONVERGENCE
2969 !
2970 ! *** CALCULATE GAS / SOLID SPECIES (LIQUID IN MOLAL ALREADY) *********
2971 !
2972 20    IF (CLI.LE.TINY .AND. WAER(5).GT.TINY) THEN !No disslv Cl-;solid only
2973          DO 30 I=1,NIONS
2974             MOLAL(I) = ZERO
2975 30       CONTINUE
2976          DO 40 I=1,NGASAQ
2977             GASAQ(I) = ZERO
2978 40       CONTINUE
2979          CALL CALCR1A
2980       ELSE
2981          A2      = (XK2/XKW)*R*TEMP*(GAMA(10)/GAMA(5))**2. ! NH3  <==> NH4+
2982          A3      = XK4 *R*TEMP*(WATER/GAMA(10))**2.        ! HNO3 <==> NO3-
2983          A4      = XK3 *R*TEMP*(WATER/GAMA(11))**2.        ! HCL  <==> CL-
2984 !
2985          GNH3    = NH4I/HI/A2
2986          GHNO3   = HI*NO3I/A3
2987          GHCL    = HI*CLI /A4
2988 !
2989          GASAQ(1)= NH3AQ
2990          GASAQ(2)= CLAQ
2991          GASAQ(3)= NO3AQ
2992 !
2993          CNH42S4 = ZERO
2994          CNH4NO3 = ZERO
2995          CNH4CL  = CHI4 - PSI4
2996          CNACL   = CHI3 - PSI3
2997          CNANO3  = ZERO
2998          CNA2SO4 = CHI1 - PSI1
2999       ENDIF
3000 !
3001       RETURN
3002 !
3003 ! *** END OF SUBROUTINE CALCR3A *****************************************
3004 !
3005       END SUBROUTINE CALCR3A
3006 !=======================================================================
3007 !
3008 ! *** ISORROPIA CODE
3009 ! *** SUBROUTINE CALCR2
3010 ! *** CASE R2
3011 !
3012 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
3013 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0) ; SODIUM RICH (SODRAT >= 2.0)
3014 !     2. SOLID AEROSOL ONLY
3015 !     3. SOLIDS POSSIBLE : NH4NO3, NH4CL, NA2SO4, NANO3, NACL
3016 !
3017 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
3018 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
3019 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
3020 !
3021 !=======================================================================
3022 !
3023       SUBROUTINE CALCR2
3024       USE ISRPIA
3025       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
3026 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
3027       LOGICAL  EXAN, EXAC, EXSN, EXSC
3028       EXTERNAL CALCR1A, CALCR3A, CALCR4A, CALCR5
3029 !
3030 ! *** SOLVE FOR DRY CASE AND SEE WHICH SOLIDS ARE POSSIBLE **************
3031 !
3032       SCASE = 'R2 ; SUBCASE 2'
3033       CALL CALCR1A              ! SOLID
3034       SCASE = 'R2 ; SUBCASE 2'
3035 !
3036       EXAN = CNH4NO3.GT.TINY    ! NH4NO3
3037       EXAC = CNH4CL .GT.TINY    ! NH4CL
3038       EXSN = CNANO3 .GT.TINY    ! NANO3
3039       EXSC = CNACL  .GT.TINY    ! NACL
3040 !
3041 ! *** REGIME DEPENDS ON RELATIVE HUMIDITY AND POSSIBLE SPECIES **********
3042 !
3043       IF (EXAN) THEN                             ! *** NH4NO3 EXISTS
3044          IF (RH.GE.DRMH1) THEN
3045             SCASE = 'R2 ; SUBCASE 1'
3046             CALL CALCR2A
3047             SCASE = 'R2 ; SUBCASE 1'
3048          ENDIF
3049 !
3050       ELSE IF (.NOT.EXAN) THEN                   ! *** NH4NO3 = 0
3051          IF      (     EXAC .AND.      EXSN .AND.      EXSC) THEN
3052             IF (RH.GE.DRMH2) THEN
3053                SCASE = 'R2 ; SUBCASE 3'
3054                CALL CALCMDRP (RH, DRMH2, DRNANO3, CALCR1A, CALCR3A)
3055                SCASE = 'R2 ; SUBCASE 3'
3056             ENDIF
3057
3058          ELSE IF (.NOT.EXAC .AND.      EXSN .AND.      EXSC) THEN
3059             IF (RH.GE.DRMR1) THEN
3060                SCASE = 'R2 ; SUBCASE 4'
3061                CALL CALCMDRP (RH, DRMR1, DRNANO3, CALCR1A, CALCR3A)
3062                SCASE = 'R2 ; SUBCASE 4'
3063             ENDIF
3064
3065          ELSE IF (.NOT.EXAC .AND. .NOT.EXSN .AND.      EXSC) THEN
3066             IF (RH.GE.DRMR2) THEN
3067                SCASE = 'R2 ; SUBCASE 5'
3068                CALL CALCMDRP (RH, DRMR2, DRNACL, CALCR1A, CALCR4A)
3069                SCASE = 'R2 ; SUBCASE 5'
3070             ENDIF
3071
3072          ELSE IF (.NOT.EXAC .AND.      EXSN .AND. .NOT.EXSC) THEN
3073             IF (RH.GE.DRMR3) THEN
3074                SCASE = 'R2 ; SUBCASE 6'
3075                CALL CALCMDRP (RH, DRMR3, DRNANO3, CALCR1A, CALCR3A)
3076                SCASE = 'R2 ; SUBCASE 6'
3077             ENDIF
3078
3079          ELSE IF (     EXAC .AND. .NOT.EXSN .AND.      EXSC) THEN
3080             IF (RH.GE.DRMR4) THEN
3081                SCASE = 'R2 ; SUBCASE 7'
3082                CALL CALCMDRP (RH, DRMR4, DRNACL, CALCR1A, CALCR4A)
3083                SCASE = 'R2 ; SUBCASE 7'
3084             ENDIF
3085
3086          ELSE IF (     EXAC .AND. .NOT.EXSN .AND. .NOT.EXSC) THEN
3087             IF (RH.GE.DRMR5) THEN
3088                SCASE = 'R2 ; SUBCASE 8'
3089                CALL CALCMDRP (RH, DRMR5, DRNH4CL, CALCR1A, CALCR5)
3090                SCASE = 'R2 ; SUBCASE 8'
3091             ENDIF
3092
3093          ELSE IF (     EXAC .AND.      EXSN .AND. .NOT.EXSC) THEN
3094             IF (RH.GE.DRMR6) THEN
3095                SCASE = 'R2 ; SUBCASE 9'
3096                CALL CALCMDRP (RH, DRMR6, DRNANO3, CALCR1A, CALCR3A)
3097                SCASE = 'R2 ; SUBCASE 9'
3098             ENDIF
3099          ENDIF
3100 !
3101       ENDIF
3102 !
3103       RETURN
3104 !
3105 ! *** END OF SUBROUTINE CALCR2 ******************************************
3106 !
3107       END SUBROUTINE CALCR2
3108
3109
3110 !=======================================================================
3111 !
3112 ! *** ISORROPIA CODE
3113 ! *** SUBROUTINE CALCR2A
3114 ! *** CASE R2A
3115 !
3116 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
3117 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0); SODIUM RICH (SODRAT >= 2.0)
3118 !     2. LIQUID AND SOLID PHASES ARE POSSIBLE
3119 !
3120 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
3121 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
3122 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
3123 !
3124 !=======================================================================
3125 !
3126       SUBROUTINE CALCR2A
3127       USE ISRPIA
3128       USE SOLUT
3129       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
3130 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
3131 !
3132       LOGICAL PSCONV1, PSCONV2, PSCONV3, PSCONV4
3133       DOUBLE PRECISION NH4I, NAI, NO3I, NH3AQ, NO3AQ, CLAQ
3134 !      COMMON /SOLUT/ CHI1, CHI2, CHI3, CHI4, CHI5, CHI6, CHI7, CHI8,   &
3135 !                     PSI1, PSI2, PSI3, PSI4, PSI5, PSI6, PSI7, PSI8,   &
3136 !                     A1,   A2,   A3,   A4,   A5,   A6,   A7,   A8
3137 !
3138 ! *** SETUP PARAMETERS ************************************************
3139 !
3140       FRST    =.TRUE.
3141       CALAIN  =.TRUE.
3142       CALAOU  =.TRUE.
3143 !
3144       PSCONV1 =.TRUE.
3145       PSCONV2 =.TRUE.
3146       PSCONV3 =.TRUE.
3147       PSCONV4 =.TRUE.
3148 !
3149       PSI1O   =-GREAT
3150       PSI2O   =-GREAT
3151       PSI3O   =-GREAT
3152       PSI4O   =-GREAT
3153 !
3154       ROOT1   = ZERO
3155       ROOT2   = ZERO
3156       ROOT3   = ZERO
3157       ROOT4   = ZERO
3158 !
3159 ! *** CALCULATE INITIAL SOLUTION ***************************************
3160 !
3161       CALL CALCR1A
3162 !
3163       CHI1   = CNA2SO4      ! SALTS
3164       CHI2   = CNANO3
3165       CHI3   = CNACL
3166       CHI4   = CNH4CL
3167 !
3168       PSI1   = CNA2SO4
3169       PSI2   = CNANO3
3170       PSI3   = CNACL
3171       PSI4   = CNH4CL
3172       PSI5   = CNH4NO3
3173 !
3174       CALL CALCMR           ! WATER
3175 !
3176       NAI    = WAER(1)      ! LIQUID CONCENTRATIONS
3177       SO4I   = WAER(2)
3178       NH4I   = WAER(3)
3179       NO3I   = WAER(4)
3180       CLI    = WAER(5)
3181       HSO4I  = ZERO
3182       NH3AQ  = ZERO
3183       NO3AQ  = ZERO
3184       CLAQ   = ZERO
3185 !
3186       MOLAL(1) = ZERO
3187       MOLAL(2) = NAI
3188       MOLAL(3) = NH4I
3189       MOLAL(4) = CLI
3190       MOLAL(5) = SO4I
3191       MOLAL(6) = HSO4I
3192       MOLAL(7) = NO3I
3193 !
3194       CALL CALCACT          ! CALCULATE ACTIVITY COEFFICIENTS
3195 !
3196 ! *** SOLVE EQUATIONS ; WITH ITERATIONS FOR ACTIVITY COEF. ************
3197 !
3198       DO 10 I=1,NSWEEP
3199       A5  = XK5 *(WATER/GAMA(2))**3.                  ! Na2SO4 <==> Na+
3200       A8  = XK8 *(WATER/GAMA(1))**2.                  ! NaCl   <==> Na+
3201       A9  = XK9 *(WATER/GAMA(3))**2.                  ! NaNO3  <==> Na+
3202       A14 = XK14*(WATER/GAMA(6))**2.                  ! NH4Cl  <==> NH4+
3203       AKW = XKW*RH*WATER*WATER                        ! H2O    <==> H+
3204 !
3205 ! AMMONIUM CHLORIDE
3206 !
3207       IF (NH4I*CLI .GT. A14) THEN
3208          BB    =-(WAER(3) + WAER(5) - ROOT3)
3209          CC    = NH4I*(WAER(5) - ROOT3) - A14
3210          DD    = MAX(BB*BB - 4.D0*CC, ZERO)
3211          DD    = SQRT(DD)
3212          ROOT2A= 0.5D0*(-BB+DD)
3213          ROOT2B= 0.5D0*(-BB-DD)
3214          IF (ZERO.LE.ROOT2A) THEN
3215             ROOT2 = ROOT2A
3216          ELSE
3217             ROOT2 = ROOT2B
3218          ENDIF
3219          ROOT2 = MIN(MAX(ROOT2, ZERO), CHI4)
3220          PSI4  = CHI4 - ROOT2
3221       ENDIF
3222       PSCONV4 = ABS(PSI4-PSI4O) .LE. EPS*PSI4O
3223       PSI4O   = PSI4
3224 !
3225 ! SODIUM SULFATE
3226 !
3227       IF (NAI*NAI*SO4I .GT. A5) THEN
3228          BB =-(WAER(2) + WAER(1) - ROOT3 - ROOT4)
3229          CC = WAER(1)*(2.D0*ROOT3 + 2.D0*ROOT4 - 4.D0*WAER(2) - ONE)   &
3230              -(ROOT3 + ROOT4)**2.0 + 4.D0*WAER(2)*(ROOT3 + ROOT4)
3231          CC =-0.25*CC
3232          DD = WAER(1)*WAER(2)*(ONE - 2.D0*ROOT3 - 2.D0*ROOT4) +   &
3233               WAER(2)*(ROOT3 + ROOT4)**2.0 - A5
3234          DD =-0.25*DD
3235          CALL POLY3(BB, CC, DD, ROOT1, ISLV)
3236          IF (ISLV.NE.0) ROOT1 = TINY
3237          ROOT1 = MIN (MAX(ROOT1,ZERO), CHI1)
3238          PSI1  = CHI1-ROOT1
3239       ENDIF
3240       PSCONV1 = ABS(PSI1-PSI1O) .LE. EPS*PSI1O
3241       PSI1O   = PSI1
3242 !
3243 ! SODIUM NITRATE
3244 !
3245       IF (NAI*NO3I .GT. A9) THEN
3246          BB    =-(WAER(4) + WAER(1) - 2.D0*ROOT1 - ROOT3)
3247          CC    = WAER(4)*(WAER(1) - 2.D0*ROOT1 - ROOT3) - A9
3248          DD    = SQRT(MAX(BB*BB - 4.D0*CC, TINY))
3249          ROOT4A= 0.5D0*(-BB-DD)
3250          ROOT4B= 0.5D0*(-BB+DD)
3251          IF (ZERO.LE.ROOT4A) THEN
3252             ROOT4 = ROOT4A
3253          ELSE
3254             ROOT4 = ROOT4B
3255          ENDIF
3256          ROOT4 = MIN(MAX(ROOT4, ZERO), CHI2)
3257          PSI2  = CHI2-ROOT4
3258       ENDIF
3259       PSCONV2 = ABS(PSI2-PSI2O) .LE. EPS*PSI2O
3260       PSI2O   = PSI2
3261 !
3262 ! ION CONCENTRATIONS
3263 !
3264       NAI = WAER(1) - (2.D0*ROOT1 + ROOT3 + ROOT4)
3265       SO4I= WAER(2) - ROOT1
3266       NH4I= WAER(3) - ROOT2
3267       NO3I= WAER(4) - ROOT4
3268       CLI = WAER(5) - (ROOT3 + ROOT2)
3269 !
3270 ! SODIUM CHLORIDE  ; To obtain new value for ROOT3
3271 !
3272       IF (NAI*CLI .GT. A8) THEN
3273          BB    =-(WAER(1) - 2.D0*ROOT1 + WAER(5) - ROOT2 - ROOT4)
3274          CC    = (WAER(5) + ROOT2)*(WAER(1) - 2.D0*ROOT1 - ROOT4) - A8
3275          DD    = SQRT(MAX(BB*BB - 4.D0*CC, TINY))
3276          ROOT3A= 0.5D0*(-BB-DD)
3277          ROOT3B= 0.5D0*(-BB+DD)
3278          IF (ZERO.LE.ROOT3A) THEN
3279             ROOT3 = ROOT3A
3280          ELSE
3281             ROOT3 = ROOT3B
3282          ENDIF
3283          ROOT3   = MIN(MAX(ROOT3, ZERO), CHI3)
3284          PSI3    = CHI3-ROOT3
3285       ENDIF
3286       PSCONV3 = ABS(PSI3-PSI3O) .LE. EPS*PSI3O
3287       PSI3O   = PSI3
3288 !
3289 ! SOLUTION ACIDIC OR BASIC?
3290 !
3291       GG   = 2.D0*SO4I + NO3I + CLI - NAI - NH4I
3292       IF (GG.GT.TINY) THEN                        ! H+ in excess
3293          BB =-GG
3294          CC =-AKW
3295          DD = BB*BB - 4.D0*CC
3296          HI = 0.5D0*(-BB + SQRT(DD))
3297          OHI= AKW/HI
3298       ELSE                                        ! OH- in excess
3299          BB = GG
3300          CC =-AKW
3301          DD = BB*BB - 4.D0*CC
3302          OHI= 0.5D0*(-BB + SQRT(DD))
3303          HI = AKW/OHI
3304       ENDIF
3305 !
3306 ! UNDISSOCIATED SPECIES EQUILIBRIA
3307 !
3308       IF (HI.LT.OHI) THEN
3309          CALL CALCAMAQ2 (-GG, NH4I, OHI, NH3AQ)
3310          HI    = AKW/OHI
3311       ELSE
3312          GGNO3 = MAX(2.D0*SO4I + NO3I - NAI - NH4I, ZERO)
3313          GGCL  = MAX(GG-GGNO3, ZERO)
3314          IF (GGCL .GT.TINY) CALL CALCCLAQ2 (GGCL, CLI, HI, CLAQ) ! HCl
3315          IF (GGNO3.GT.TINY) THEN
3316             IF (GGCL.LE.TINY) HI = ZERO
3317             CALL CALCNIAQ2 (GGNO3, NO3I, HI, NO3AQ)              ! HNO3
3318          ENDIF
3319 !
3320 ! CONCENTRATION ADJUSTMENTS ; HSO4 minor species.
3321 !
3322          CALL CALCHS4 (HI, SO4I, ZERO, DEL)
3323          SO4I  = SO4I  - DEL
3324          HI    = HI    - DEL
3325          HSO4I = DEL
3326          OHI   = AKW/HI
3327       ENDIF
3328 !
3329 ! *** SAVE CONCENTRATIONS IN MOLAL ARRAY ******************************
3330 !
3331       MOLAL(1) = HI
3332       MOLAL(2) = NAI
3333       MOLAL(3) = NH4I
3334       MOLAL(4) = CLI
3335       MOLAL(5) = SO4I
3336       MOLAL(6) = HSO4I
3337       MOLAL(7) = NO3I
3338 !
3339 ! *** CALCULATE WATER **************************************************
3340 !
3341       CALL CALCMR
3342 !
3343 ! *** CALCULATE ACTIVITIES OR TERMINATE INTERNAL LOOP *****************
3344 !
3345       IF (FRST.AND.CALAOU .OR. .NOT.FRST.AND.CALAIN) THEN
3346          CALL CALCACT
3347       ELSE
3348          IF (PSCONV1.AND.PSCONV2.AND.PSCONV3.AND.PSCONV4) GOTO 20
3349       ENDIF
3350 10    CONTINUE
3351 !cc      CALL PUSHERR (0002, 'CALCR2A')    ! WARNING ERROR: NO CONVERGENCE
3352 !
3353 ! *** CALCULATE GAS / SOLID SPECIES (LIQUID IN MOLAL ALREADY) *********
3354 !
3355 20    IF (CLI.LE.TINY .AND. WAER(5).GT.TINY) THEN !No disslv Cl-;solid only
3356          DO 30 I=1,NIONS
3357             MOLAL(I) = ZERO
3358 30       CONTINUE
3359          DO 40 I=1,NGASAQ
3360             GASAQ(I) = ZERO
3361 40       CONTINUE
3362          CALL CALCR1A
3363       ELSE                                     ! OK, aqueous phase present
3364          A2      = (XK2/XKW)*R*TEMP*(GAMA(10)/GAMA(5))**2. ! NH3  <==> NH4+
3365          A3      = XK4 *R*TEMP*(WATER/GAMA(10))**2.        ! HNO3 <==> NO3-
3366          A4      = XK3 *R*TEMP*(WATER/GAMA(11))**2.        ! HCL  <==> CL-
3367 !
3368          GNH3    = NH4I/HI/A2
3369          GHNO3   = HI*NO3I/A3
3370          GHCL    = HI*CLI /A4
3371 !
3372          GASAQ(1)= NH3AQ
3373          GASAQ(2)= CLAQ
3374          GASAQ(3)= NO3AQ
3375 !
3376          CNH42S4 = ZERO
3377          CNH4NO3 = ZERO
3378          CNH4CL  = CHI4 - PSI4
3379          CNACL   = CHI3 - PSI3
3380          CNANO3  = CHI2 - PSI2
3381          CNA2SO4 = CHI1 - PSI1
3382       ENDIF
3383 !
3384       RETURN
3385 !
3386 ! *** END OF SUBROUTINE CALCR2A *****************************************
3387 !
3388       END SUBROUTINE CALCR2A
3389 !=======================================================================
3390 !
3391 ! *** ISORROPIA CODE
3392 ! *** SUBROUTINE CALCR1
3393 ! *** CASE R1
3394 !
3395 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
3396 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0) ; SODIUM RICH (SODRAT >= 2.0)
3397 !     2. SOLID AEROSOL ONLY
3398 !     3. SOLIDS POSSIBLE : NH4NO3, NH4CL, NA2SO4, NANO3, NACL
3399 !
3400 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
3401 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
3402 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
3403 !
3404 !=======================================================================
3405 !
3406       SUBROUTINE CALCR1
3407       USE ISRPIA
3408       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
3409 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
3410       LOGICAL  EXAN, EXAC, EXSN, EXSC
3411       EXTERNAL CALCR1A, CALCR2A, CALCR3A, CALCR4A, CALCR5
3412 !
3413 ! *** SOLVE FOR DRY CASE AND SEE WHICH SOLIDS ARE POSSIBLE **************
3414 !
3415       SCASE = 'R1 ; SUBCASE 1'
3416       CALL CALCR1A              ! SOLID
3417       SCASE = 'R1 ; SUBCASE 1'
3418 !
3419       EXAN = CNH4NO3.GT.TINY    ! NH4NO3
3420       EXAC = CNH4CL .GT.TINY    ! NH4CL
3421       EXSN = CNANO3 .GT.TINY    ! NANO3
3422       EXSC = CNACL  .GT.TINY    ! NACL
3423 !
3424 ! *** REGIME DEPENDS ON RELATIVE HUMIDITY AND POSSIBLE SPECIES **********
3425 !
3426       IF (EXAN.AND.EXAC.AND.EXSC.AND.EXSN) THEN  ! *** ALL EXIST
3427          IF (RH.GE.DRMH1) THEN
3428             SCASE = 'R1 ; SUBCASE 2'  ! MDRH
3429             CALL CALCMDRP (RH, DRMH1, DRNH4NO3, CALCR1A, CALCR2A)
3430             SCASE = 'R1 ; SUBCASE 2'
3431          ENDIF
3432 !
3433       ELSE IF (.NOT.EXAN) THEN                   ! *** NH4NO3 = 0
3434          IF      (     EXAC .AND.      EXSN .AND.      EXSC) THEN
3435             IF (RH.GE.DRMH2) THEN
3436                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 3'
3437                CALL CALCMDRP (RH, DRMH2, DRNANO3, CALCR1A, CALCR3A)
3438                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 3'
3439             ENDIF
3440
3441          ELSE IF (.NOT.EXAC .AND.      EXSN .AND.      EXSC) THEN
3442             IF (RH.GE.DRMR1) THEN
3443                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 4'
3444                CALL CALCMDRP (RH, DRMR1, DRNANO3, CALCR1A, CALCR3A)
3445                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 4'
3446             ENDIF
3447
3448          ELSE IF (.NOT.EXAC .AND. .NOT.EXSN .AND.      EXSC) THEN
3449             IF (RH.GE.DRMR2) THEN
3450                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 5'
3451                CALL CALCMDRP (RH, DRMR2, DRNACL, CALCR1A, CALCR3A) !, CALCR4A)
3452                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 5'
3453             ENDIF
3454
3455          ELSE IF (.NOT.EXAC .AND.      EXSN .AND. .NOT.EXSC) THEN
3456             IF (RH.GE.DRMR3) THEN
3457                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 6'
3458                CALL CALCMDRP (RH, DRMR3, DRNANO3, CALCR1A, CALCR3A)
3459                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 6'
3460             ENDIF
3461
3462          ELSE IF (     EXAC .AND. .NOT.EXSN .AND.      EXSC) THEN
3463             IF (RH.GE.DRMR4) THEN
3464                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 7'
3465                CALL CALCMDRP (RH, DRMR4, DRNACL, CALCR1A, CALCR3A) !, CALCR4A)
3466                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 7'
3467             ENDIF
3468
3469          ELSE IF (     EXAC .AND. .NOT.EXSN .AND. .NOT.EXSC) THEN
3470             IF (RH.GE.DRMR5) THEN
3471                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 8'
3472                CALL CALCMDRP (RH, DRMR5, DRNH4CL, CALCR1A, CALCR3A) !, CALCR5)
3473                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 8'
3474             ENDIF
3475
3476          ELSE IF (     EXAC .AND.      EXSN .AND. .NOT.EXSC) THEN
3477             IF (RH.GE.DRMR6) THEN
3478                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 9'
3479                CALL CALCMDRP (RH, DRMR6, DRNANO3, CALCR1A, CALCR3A)
3480                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 9'
3481             ENDIF
3482          ENDIF
3483 !
3484       ELSE IF (.NOT.EXAC) THEN                   ! *** NH4CL  = 0
3485          IF      (     EXAN .AND.      EXSN .AND.      EXSC) THEN
3486             IF (RH.GE.DRMR7) THEN
3487                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 10'
3488                CALL CALCMDRP (RH, DRMR7, DRNH4NO3, CALCR1A, CALCR2A)
3489                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 10'
3490             ENDIF
3491
3492          ELSE IF (     EXAN .AND. .NOT.EXSN .AND.      EXSC) THEN
3493             IF (RH.GE.DRMR8) THEN
3494                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 11'
3495                CALL CALCMDRP (RH, DRMR8, DRNH4NO3, CALCR1A, CALCR2A)
3496                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 11'
3497             ENDIF
3498
3499          ELSE IF (     EXAN .AND. .NOT.EXSN .AND. .NOT.EXSC) THEN
3500             IF (RH.GE.DRMR9) THEN
3501                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 12'
3502                CALL CALCMDRP (RH, DRMR9, DRNH4NO3, CALCR1A, CALCR2A)
3503                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 12'
3504             ENDIF
3505
3506          ELSE IF (     EXAN .AND.      EXSN .AND. .NOT.EXSC) THEN
3507             IF (RH.GE.DRMR10) THEN
3508                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 13'
3509                CALL CALCMDRP (RH, DRMR10, DRNH4NO3, CALCR1A, CALCR2A)
3510                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 13'
3511             ENDIF
3512          ENDIF
3513 !
3514       ELSE IF (.NOT.EXSN) THEN                  ! *** NANO3  = 0
3515          IF      (     EXAN .AND.      EXAC .AND.      EXSC) THEN
3516             IF (RH.GE.DRMR11) THEN
3517                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 14'
3518                CALL CALCMDRP (RH, DRMR11, DRNH4NO3, CALCR1A, CALCR2A)
3519                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 14'
3520             ENDIF
3521
3522          ELSE IF (     EXAN .AND.      EXAC .AND. .NOT.EXSC) THEN
3523             IF (RH.GE.DRMR12) THEN
3524                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 15'
3525                CALL CALCMDRP (RH, DRMR12, DRNH4NO3, CALCR1A, CALCR2A)
3526                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 15'
3527             ENDIF
3528          ENDIF
3529 !
3530       ELSE IF (.NOT.EXSC) THEN                  ! *** NACL   = 0
3531          IF      (     EXAN .AND.      EXAC .AND.      EXSN) THEN
3532             IF (RH.GE.DRMR13) THEN
3533                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 16'
3534                CALL CALCMDRP (RH, DRMR13, DRNH4NO3, CALCR1A, CALCR2A)
3535                SCASE = 'R1 ; SUBCASE 16'
3536             ENDIF
3537          ENDIF
3538       ENDIF
3539 !
3540       RETURN
3541 !
3542 ! *** END OF SUBROUTINE CALCR1 ******************************************
3543 !
3544       END SUBROUTINE CALCR1
3545
3546
3547 !=======================================================================
3548 !
3549 ! *** ISORROPIA CODE
3550 ! *** SUBROUTINE CALCR1A
3551 ! *** CASE R1 ; SUBCASE 1
3552 !
3553 !     THE MAIN CHARACTERISTICS OF THIS REGIME ARE:
3554 !     1. SULFATE POOR (SULRAT > 2.0) ; SODIUM RICH (SODRAT >= 2.0)
3555 !     2. SOLID AEROSOL ONLY
3556 !     3. SOLIDS POSSIBLE : NH4NO3, NH4CL, NANO3, NA2SO4, NANO3, NACL
3557 !
3558 ! *** COPYRIGHT 1996-2006, UNIVERSITY OF MIAMI, CARNEGIE MELLON UNIVERSITY,
3559 ! *** GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
3560 ! *** WRITTEN BY ATHANASIOS NENES
3561 !
3562 !=======================================================================
3563 !
3564       SUBROUTINE CALCR1A
3565       USE ISRPIA
3566       IMPLICIT DOUBLE PRECISION (A-H, O-Z)
3567 !      INCLUDE 'ISRPIA.INC'
3568 !
3569 ! *** CALCULATE SOLIDS **************************************************
3570 !
3571       CNA2SO4 = WAER(2)
3572       FRNA    = MAX (WAER(1)-2*CNA2SO4, ZERO)
3573 !
3574       CNH42S4 = ZERO
3575 !
3576       CNANO3  = MIN (FRNA, WAER(4))
3577       FRNO3   = MAX (WAER(4)-CNANO3, ZERO)
3578       FRNA    = MAX (FRNA-CNANO3, ZERO)
3579 !
3580       CNACL   = MIN (FRNA, WAER(5))
3581       FRCL    = MAX (WAER(5)-CNACL, ZERO)
3582       FRNA    = MAX (FRNA-CNACL, ZERO)
3583 !
3584       CNH4NO3 = MIN (FRNO3, WAER(3))
3585       FRNO3   = MAX (FRNO3-CNH4NO3, ZERO)
3586       FRNH3   = MAX (WAER(3)-CNH4NO3, ZERO)
3587 !
3588       CNH4CL  = MIN (FRCL, FRNH3)
3589       FRCL    = MAX (FRCL-CNH4CL, ZERO)
3590       FRNH3   = MAX (FRNH3-CNH4CL, ZERO)
3591 !
3592 ! *** OTHER PHASES ******************************************************
3593 !
3594       WATER   = ZERO
3595 !
3596       GNH3    = ZERO
3597       GHNO3   = ZERO
3598       GHCL    = ZERO
3599 !
3600       RETURN
3601 !
3602 ! *** END OF SUBROUTINE CALCR1A *****************************************
3603 !
3604       END SUBROUTINE CALCR1A