Differences in results between Windows/Linux version and Mac version

[mmelwani]

Hi all, has anyone noticed differences in results between PHREEQC versions for different OSes? The latest Windows GUI and Linux (any processor) versions of PHREEQC (phreeqci-3.8.6-17100.msi and phreeqc-3.8.6-17100.tar.gz, respectively) give the same identical result, but the older Mac version (phreeqc-3.5.0-14000.dmg) gives a different result to the Windows/Linux version.

I attach the input minimum-ish working code below. We used the core10.dat database. At the end of the run, one can see, for example, that the pH in the Windows/Linux version result (pH = 9.7) is different to the Mac version result (pH = 9.6). The model in question is an equilibration with CO2, then advection, with addition of minerals at each time step (100 years), and dissolution of minerals with specified rates of dissolution. I don't think these settings cause the difference in results between PHREEQC versions, as they are the same.

Any thoughts on why this difference might be occurring? What changed between the 3.5.0 version and 3.8.6 version? Should I be concerned about using the results from one version over the other?

Code: [Select]

DATABASE core10.dat
SOLUTION 0  # Initial solution
    temp      0.01
    press     100
    pH        7
    pe        4
    redox     pe
    units     mol/kgw
    density   1
    -water      100.00 # kg per 100 yr

EQUILIBRIUM_PHASES 0
    CO2(g)     -1.0000       1000.  # log(atm)

SAVE SOLUTION 0
END

USE SOLUTION 0

SOLUTION 1
    temp      0.01
    press     100
    pH        7
    pe        4
    redox     pe
    units     mol/kgw
    density   1
    -water      100.00 # kg per 100 yr

EQUILIBRIUM_PHASES 1
    Analcime                     0         0
    Aragonite                    0         0
    Artinite                     0         0
    Beidellite-Ca                0         0
    Beidellite-Fe                0         0
    Beidellite-K                 0         0
    Beidellite-Mg                0         0
    Beidellite-Na                0         0
    Boehmite                     0         0
    Calcite                      0         0
    Clinoptilolite-Ca            0         0
    Clinoptilolite-K             0         0
    Clinoptilolite-Na            0         0
    Cronstedtite-7A              0         0
    Dawsonite                    0         0
    Fe(OH)2                      0         0
    Fe(OH)3                      0         0
    Gibbsite                     0         0
    Goethite                     0         0
    Greenalite                   0         0
    Gyrolite                     0         0
    Hematite                     0         0
    Huntite                      0         0
    Hydromagnesite               0         0
    Kaolinite                    0         0
    Magnetite                    0         0
    Mesolite                     0         0
    Minnesotaite                 0         0
    Monohydrocalcite             0         0
    Montmor-Ca                   0         0
    Montmor-K                    0         0
    Montmor-Mg                   0         0
    Montmor-Na                   0         0
    Mordenite                    0         0
    Na2CO3                       0         0
    Na2CO3:7H2O                  0         0
    Nahcolite                    0         0
    Natrolite                    0         0
    Natron                       0         0
    Nesquehonite                 0         0
    Nontronite-Ca                0         0
    Nontronite-K                 0         0
    Nontronite-Mg                0         0
    Nontronite-Na                0         0
    Okenite                      0         0
    Saponite-Fe-Fe               0         0
    Saponite-Fe-Ca               0         0
    Saponite-Fe-K                0         0
    Saponite-Fe-Mg               0         0
    Saponite-Fe-Na               0         0
    Saponite-Mg-Ca               0         0
    Saponite-Mg-Fe               0         0
    Saponite-Mg-K                0         0
    Saponite-Mg-Mg               0         0
    Saponite-Mg-Na               0         0
    Sepiolite                    0         0
    SiO2(am)                     0         0
    Siderite                     0         0
    Smectite-high-Fe-Mg          0         0
    Smectite-low-Fe-Mg           0         0
    Thermonatrite                0         0

RATES
    Ferrosilite
        -start
        10  kacid = 10^(-8.30) * exp(-47.2e3/8.314 * (1/TK-1/298.15)) * ACT("H+")^0.650
        20  kneut = 10^(-11.70) * exp(-66.1e3/8.314 * (1/TK-1/298.15))
        30  k = kacid + kneut
        40  IF SR("Ferrosilite") > 1 THEN rate = 0 ELSE rate = k * (1 - SR("Ferrosilite"))
        50  moles = rate * TIME
        60  SAVE moles
    -end

    Albite
    -start
    1   REM 3 mechanisms: acid, neutral, base (PK04)
    2   REM Chemical affinity parameters p and q for albite are 0.760 and 90.0 respectively
    3   REM (Alekseyev et al., 1997), but their use in modeling should be limited to conditions
    4   REM near the experimental conditions under which they were obtained, 300 ?C and pH = 9.
    10  kacid = 10^(-10.16) * exp(-65.0e3/8.314 * (1/TK-1/298.15)) * ACT("H+")^0.457
    20  kneut = 10^(-12.56) * exp(-69.8e3/8.314 * (1/TK-1/298.15))
    30  kbase = 10^(-15.60) * exp(-71.0e3/8.314 * (1/TK-1/298.15)) * ACT("H+")^-0.572
    40  k = kacid + kneut + kbase
    50  IF SR("Albite") > 1 THEN rate = 0 ELSE rate = k * (1 - SR("Albite"))
    60  moles = rate * TIME
    70  SAVE moles
    -end

    Anorthite
    -start
    1   REM Ref PK04
    10  kacid = 10^(-3.50) * exp(-16.6e3/8.314 * (1/TK-1/298.15)) * ACT("H+")^1.411
    20  kneut = 10^(-9.12) * exp(-17.8e3/8.314 * (1/TK-1/298.15))
    40  k = kacid + kneut
    50  IF SR("Anorthite") > 1 THEN rate = 0 ELSE rate = k * (1 - SR("Anorthite"))
    60  moles = rate * TIME
    70  SAVE moles
    -end

    K-Feldspar
    -start
    1   REM Ref PK04
    10  kacid = 10^(-10.06) * exp(-51.7e3/8.314 * (1/TK-1/298.15)) * ACT("H+")^0.5
    20  kneut = 10^(-12.41) * exp(-38.0e3/8.314 * (1/TK-1/298.15))
    30  kbase = 10^(-21.20) * exp(-94.1e3/8.314 * (1/TK-1/298.15)) * ACT("H+")^-0.823
    40  k = kacid + kneut + kbase
    50  IF SR("K-Feldspar") > 1 THEN rate = 0 ELSE rate = k * (1 - SR("K-Feldspar"))
    60  moles = rate * TIME
    70  SAVE moles
    -end

    Diopside
    -start
    1   REM Ref PK04
    10  if (M < 0) then goto 200
    110  kacid = 10^(-6.36) * exp(-96.1e3/8.314 * (1/TK-1/298.15)) * ACT("H+")^0.71
    120  kneut = 10^(-11.11) * exp(-40.6e3/8.314 * (1/TK-1/298.15))
    140  k = kacid + kneut
    150  IF SR("Diopside") > 1 THEN rate = 0 ELSE rate = k * (1 - SR("Diopside"))
    160  moles = rate * TIME
    200  SAVE moles
    -end

    Quartz
    -start
    1   REM Ref PK04
    20  kneut = 10^(-13.99) * exp(-87.7e3/8.314 * (1/TK-1/298.15))
    30  kbase = 10^(-16.29) * exp(-108366e3/8.314 * (1/TK-1/298.15)) * ACT("H+")^-0.5
    40  k = kneut + kbase
    50  IF SR("Quartz") > 1 THEN rate = 0 ELSE rate = k * (1 - SR("Quartz"))
    60  moles = rate * TIME
    70  SAVE moles
    -end

KINETICS 1
    Albite
                         -m0          0.01272678
                         -m           0.01272678
    Anorthite
                         -m0          0.00505263
                         -m           0.00505263
    Diopside
                         -m0          0.00270856
                         -m           0.00270856
    Ferrosilite
                         -m0          0.00766498
                         -m           0.00766498
    K-Feldspar
                         -m0          0.00730306
                         -m           0.00730306
    Quartz
                         -m0          0.02709859
                         -m           0.02709859

REACTION 1  # Fresh rock exposure every 100 #   1.000kg per 100 yr
                  Albite           1.272677660000
               Anorthite           0.505263100000
                Diopside           0.270855520000
             Ferrosilite           0.766498260000
              K-Feldspar           0.730305910000
                  Quartz           2.709858720000

USER_PUNCH
-headings WaterMass_kg pCO2
-start
10 water_mass = SOLN_VOL
160 PUNCH water_mass
240 pCO2 = 10^(SI("CO2(g)"))
250 PUNCH pCO2
-end

ADVECTION
    -cells 1
        -shifts          3 # shifts to get to 300 years
        -time_step       3153600000 # seconds = 100 years
        -punch_cells     1
        -punch_frequency 1
        -print_cells     1
        -print_frequency 10
        -warnings        false

SELECTED_OUTPUT 1
    -file                 Test_out.dat
    -reset                true
    -time                 true
    -step                 true
    -ph                   true
    -pe                   true
    -alkalinity           true
    -ionic_strength       true
    -water                true
    -charge_balance       true
    -percent_error        true
    -totals               C  Fe  Mg  Na  Al  Ca  K  Si
    -molalities           CO2  CO3-2  HCO3- H+ OH-
END


[dlparkhurst]

Different versions will most likely have (hopefully) slightly different results because of changes to the databases or the code.

The changes between versions is documented in a file named RELEASE.TXT, which is usually in the doc subdirectory of the installation directory, but may be in the upper level directory for some PHREEQC programs.  Version 3.5 is probably 5 years ago, so there are a lot of cumulative changes.

[mmelwani]

Thank you, I appreciate the reply. Reading through the RELEASE.TXT file, there have indeed been some significant changes since version 3.5., and I can't pinpoint a particular culprit for the different results in our specific problem (which is quite simple, with advection and no diffusion), although one stands out:

- I think Core10 is a LLNL-type database, and the default way that PHREEQC deals with such databases (specifically, the treatment of the molar volume of water in reactions) has changed since May 2020.

Will a newer PHREEQC version for Mac be released in the near future?

[dlparkhurst]

The latest version of PHREEQC (3.8.7) is available at https://visions-of-quality.com/macphreeqc/macphreeqcdl/.

[mmelwani]

Thank you!