Biodeterioramento e conservazione chimica del tempio Bhimkichak, Malhar, Chhatisgarh, India
10.6092/issn.1973-9494/3386
application/pdf
1973-9494
3386
en
B.S. Chhabra
Conservation Science in Cultural Heritage
pigments
Biodeterioration and chemical conservation of Bhimkichak Temple, Malhar, Chhattisgarh, India
Text.Serial.Journal
https://conservation-science.unibo.it/
12
Articles
2012-12-21
2012-12-24
2015-11-02
135-147
CSCH
B.S. Chhabra
2012
10.6092/issn.1973-9494/3386
135
1973-9494
pigments
en
147
PALLA F., TARTAMELLA E., 2007, Chromatic alteration on marble surfaces analyzed by molecular biology tools. Conservation Science in Cultural Heritage, 7, pp. 111-127
Biodeterioration and chemical conservation of Bhimkichak Temple, Malhar, Chhattisgarh, India
https://conservation-science.unibo.it/article/download/3386/2750
12
B      IODETERIORATION AND CHEMICAL CONSERVATION
       OF BHIMKICHAK TEMPLE, MALHAR, CHHATTISGARH,
       INDIA



      Sanjay Prasad Gupta●1
      Archaeological Survey of India, Raipur Circle, Raipur (Chhattisgarh), India.

      Kavita Sharma
      Department of Botany, Arts and Commerce College, Raipur (Chhattisgarh), India.

      B.S. Chhabra
      Department of Chemistry, Govt. College Abhanpur- Raipur (Chhattisgarh), India.



      Keywords: bio-deterioration, biofilms, microbial metabolites, pigments

     1. Introduction

    Microorganisms contribute to the deterioration of stone artifacts such as his-
torical monuments and statues [1]. The oxalic and citric acids excreted by vari-
ous fungi act as a chelating agent thereby leaching the metabolic cations from
the stone surface. Oxalic acid causes extensive corrosion of primary minerals
and the complete dissolution of ferruginous minerals through the formation of iron




                                                                                             CONSERVATION SCIENCE IN CULTURAL HERITAGE
oxalates and silica gels [2-3]. Fungi are a group of heterotrophic organisms that
have been detected systematically on degraded stone buildings in tropical and
temperate regions [4-5]. They may have greater deteriogenic potential than bac-
teria as they produce and excrete higher concentrations of organic acids [6]. In
addition, these microorganisms may cause physical biodegradation of stone by
the growth of hyphal networks through the pore space system [7]. We studied the
biodeterioration of ancient stone buildings and their chemical conservation at the
archaeological site of Bhimkichak temple (Figures 1-3), which is located in a small
village called Malhar 35 km away from Bilaspur city of Chhattisgarh state. The
frequency and class of the fungal species producing the acid-linked degradation
of the stone was investigated.
    The Bhimkichak temple was built using sandstone which is porous in nature.
The material used for building is primarily stone. Stones are mainly of three types:
igneous, sedimentary and metamorphic. The sedimentary type of sandstone in
the Bhimkichak temple is red coloured sand stone in which the cementing ma-
terial is calcite and the masonry is ashlars. The temple was built in the 6th – 7th
century A.D.



●
    Corresponding author: guptasanjayprasad@gmail.com; sanjay_asi@yahoo.in

                                                                                       135
                                                                                                                                               1.1. Conservation Issues
S. P. Gupta, K. Sharma, B. S. Chabra - Biodeteriotation and chemical conservation of Bhimkichak temple, Malhar, Chhattisgarh, India




                                                                                                                                                The stone surface of the temples have become blackish in appearance due to de-
                                                                                                                                            posits of dust, dirt, dried vegetation and micro vegetation. The deposit covered areas
                                                                                                                                            seem to be very old as a result of the formation of secondary dull green, pale, white
                                                                                                                                            lichens, present all over the stone surface. Due to these deposits the aesthetic beauty
                                                                                                                                            of the temple is seriously affected. Moreover, these depositions are extremely harmful
                                                                                                                                            for the health of the stone surface. It is therefore necessary to remove these accre-
                                                                                                                                            tions from the surface of the monument [8]. From a scientific point of view also, these
                                                                                                                                            depositions are harmful for the health of the stone surface due to the fact that these
                                                                                                                                            microorganisms secrete an acid that dissolves the sandstone [9].




                                                                                                                                                                    a                                                    b




                                                                                                                                                                    c                                                    d



                                                                                                                                            Figure 1. Bhimkichak temple front view
                                                                                                                                            a) before conservation; b) & c) during conservation; d) after conservation

                                                                                                                                      136
                a                                  b                             c

Figure 2. weight bearer at Bhimkichak temple
a) before consolidation b) during consolidation c) after consolidation




                                                                                           CONSERVATION SCIENCE IN CULTURAL HERITAGE
                        a                                                    b




                        c                                                    d


Figure 3. Bhimkichak temple lateral view
a) before conservation, b) & c) during conservation, d) after conservation

                                                                                     137
                                                                                                                                              2. Material and Methods
S. P. Gupta, K. Sharma, B. S. Chabra - Biodeteriotation and chemical conservation of Bhimkichak temple, Malhar, Chhattisgarh, India




                                                                                                                                              2.1. Sampling and Isolation of fungi

                                                                                                                                               In total, 10 Samples were collected from various places of the Bhimkichak temple
                                                                                                                                            at Malhar of Chhattisgarh state and brought to the laboratory under aseptic conditions.
                                                                                                                                            The isolation of the micro-organisms was carried out by culturing the samples and by
                                                                                                                                            direct incubation of the samples in a moist chamber. Two different agar media were
                                                                                                                                            taken for the selection of basal media. The media employed were Czapeck-Dox and
                                                                                                                                            Potato dextrose agar. Of the two media, Czapeck-Dox was selected as the basal me-
                                                                                                                                            dium for subsequent studies, because this medium supported good mycelial growth
                                                                                                                                            and excellent sporulation for all the organisms; its composition is, moreover, simple,
                                                                                                                                            making it possible to modify and substitute various ingredients. The purified fungal cul-
                                                                                                                                            tures were identified by using mycological techniques and were compared with avail-
                                                                                                                                            able authentic literature, reviews and mycological manuals [10-11].

                                                                                                                                              2.2. Percentage of frequency

                                                                                                                                              Frequency occurrence was calculated as follows:

                                                                                                                                                                 Number of samples in which specific organism occurred
                                                                                                                                              % Frequency =       -------------------------------------------------------------------- ∙ 100
                                                                                                                                                                            Total number of samples examined

                                                                                                                                              Based on the frequency occurrence the fungi were grouped as Rare (0-25% fre-
                                                                                                                                            quency), Occasional (26-50% frequency), Frequent (51-75% frequency), and Com-
                                                                                                                                            mon (76-100% frequency) species.

                                                                                                                                              2.3. Removal of dust and dirt accretion

                                                                                                                                                Measures were taken by the Archaeological Survey of India for the removal of dust
                                                                                                                                            and dirt accretion to keep the stone in neutral pH and to preserve and strengthen
                                                                                                                                            the stone by soft brushing (Figures 1-3). The moss, fungi and lichen were removed
                                                                                                                                            by applying 2-3% solution of ammonia in water and by scrubbing with a nylon brush
                                                                                                                                            [8]. Black patches of remains of microvegetational deposits appeared after removal
                                                                                                                                            of the thick layer of moss, fungi and lichens, which were washed out with the help of
                                                                                                                                            a dilute solution of oxalic acid in water; due to very deep penetration of microvegeta-
                                                                                                                                            tional growth inside the stone, only superficial cleaning was performed, using an am-
                                                                                                                                            moniacal solution, with the aid of soft nylon brushes. A diluted solution of a non ionic
                                                                                                                                            detergent with liquid ammonia was applied to the treated surface to remove dirt, dust
                                                                                                                                            and any traces of acid and ammonia left on the surface during the chemical treatment
                                                                                                                                            (Figures 1b-c, 3b-c). To stop further growth of micro vegetation, a 2% aq. solution of
                                                                                                                                            sodium pentachlorophenate was applied on the clean, dried surface. The brittleness
                                                                                                                                            and powdering of the stone structures were consolidated by the application of an ethyl
                                                                                                                                            silicate based coating material (Figure 2b), which forms a glass like silica gel binder
                                                                                                                                            (SiO2 aq.) with release of ethanol (by evaporation) as a byproduct [12]. It is worth
                                                                                                                                            noting that the intake of stone strengthener materials was comparatively higher in
                                                                                                                                            the case of damaged and pulverized stones (Figure 2c). This can be attributed to the


                                                                                                                                      138
presence of more pores for penetration. The coating of stone strengthener was applied
on the deteriorated and flaky stone surface by simple brushing and impregnation till
saturation.

   2.4. Preservation Solutions

    It is essential that the preservation solution applied on the monuments be of good
quality. It should be colorless and transparent and must not turn yellow or become
colored with age, but remain stable for a long period of time. It should also offer rea-
sonable protection to the monument against moisture and its film should be hard and
strong enough to protect the stone surface from damaging accretions. Therefore, for
the preservation of the Bhimkichak temple a silane-siloxane based compound (Wacker
BS-290) was chosen, which was diluted with Mineral Turpentine Oil (MTO) in a ratio of
1:16 and applied on the monument with a soft painting brush. By using MTO as a sol-
vent, slight temporary darkening appears but the preserved surface gradually regains
its original appearance due to the slow evaporation of the solvent. This compound is
waterproof and prevents water from settling on the stone surface [13].

   3. Results and Discussions

   During the present investigation 8 fungal floras were identified that caused deterio-
ration of the monument (Table 1) (Figure 4). Fungal species were found in a biofilm
where their effect on the stone substrate led to the deterioration of the monument. This
community, forming thick biofilms which produced intense pigmentation varying from
dark green to dark red, altered the aesthetic appearance of the stone. In the penetra-
tion phase the fungus extends its hyphae into the inner part of the stone establishing
larger colonies. The results of the present investigation concur with various studies




                                                                                                    CONSERVATION SCIENCE IN CULTURAL HERITAGE
carried out by researchers. Earlier research [14] has reported that the design of build-
ings give some implications on the weathering of the stone surfaces and that attack
by microbes follows the initial physical and chemical weathering and is more rapid
when microbes are involved. Alka Jain et al., (2008) proved that excessive moisture in
building materials supports microbial growth. Endolithic lichen and fungal growth can
be used to describe the eco-physiological adaptation thereof to the environmental ex-
tremes of the rock as studied by Bungartz et al. [15]. The biodiversity of soil crust biota
from different geographical regions is rather dissimilar and their determination is only
rarely based on cultivated material in the case of cyanobacteria, algae and fungi [14],
but usually a multidisciplinary investigation is needed [17-18].

   4. Conclusions

   To preserve these monuments, conservation treatment is essential. But it is more
essential that the problem first be identified and diagnosed correctly and that subse-
quently good quality chemicals be appropriately selected for their suitability in dealing
with the problem of deterioration of the stone surface [12]. These should be colorless
and transparent and should not turn yellow or become colored with age but should re-
main stable for a long period of time. They should, moreover, offer reasonable protec-
tion to monuments and sculptures against moisture and their film should be hard and
strong enough to protect the stone surface from damaging accretions.


                                                                                              139
                                                                                                                                            Table 1. Occurrence, percentage frequency and frequency class of
                                                                                                                                            different Fungal species in Bhimkichak temple
S. P. Gupta, K. Sharma, B. S. Chabra - Biodeteriotation and chemical conservation of Bhimkichak temple, Malhar, Chhattisgarh, India




                                                                                                                                            (+) = presence of species; (-) = absence of species;
                                                                                                                                            C = common; F = frequent; O= occasional

                                                                                                                                             Isolated          S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10                  Frequency Frequen-
                                                                                                                                             cy
                                                                                                                                             fungi                                         (%)         Class

                                                                                                                                             Aspergilus niger + + + + + + + + + + 100                      C
                                                                                                                                             Aspergillus sydowi + + + + + + – + + + 90                         C
                                                                                                                                             Aspergillus nidulans + + – + + – + + + + 80                        C
                                                                                                                                             Aspergillus terrus + – + – + + + + + +   80                   C
                                                                                                                                             Helminthosporium
                                                                                                                                             Velutinum        + – + + – – + + – +   60                    F
                                                                                                                                             Mucore sp.       + – – + – – + – + –    40                   O
                                                                                                                                             Cladosporium       + + + – + – + – + +  70                    F
                                                                                                                                             Penicillium      + – + – – + – + – +   50                    O
                                                                                                                                             Chrysogenum




                                                                                                                                            Figure 4. Graph showing fungal species and frequency (%)


                                                                                                                                      140
   Acknowledgements
   The Authors would like to express their gratitude to Dr. Arun Raj T. Superintending
Archaeologist, Archaeological Survey of India, Raipur Circle, Raipur, Dr. K. S. Rana,
Director (Science), Archaeological Survey of India, Dehradun, Shri K.C. Shrivastava
Dy. S.A. and A.K.Pandey ASAC, ASI, Raipur Circle, Raipur for their encouragement
and guidance.

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[12]   Sillicone Division, Product Manual, Wacker – Chemie GmbH, Munich, Germany
       2002
[13]   TORRACA G., Porous Building Materials Science for Architectural Conservation,
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[15]   BUNGARTZ F., GARVIE L. A. J. & NASH T.H., Anatomy of the endolithic Sonoran


                                                                                              141
                                                                                                                                                 Desert lichen Verrucaria rubrocincta Breuss: Implications for Biodeterioration and
S. P. Gupta, K. Sharma, B. S. Chabra - Biodeteriotation and chemical conservation of Bhimkichak temple, Malhar, Chhattisgarh, India



                                                                                                                                                 Biomineralization. Lichenologist, 36, 2004, pp. 55–73
                                                                                                                                            [16] PALLA F., BILLECI N., MANCUSO F.P., PELLEGRINO L., LORUSSO L.C., 2010,
                                                                                                                                                 Microscopy and Molecular biology techniques for the study biocenosis diversity in
                                                                                                                                                 semi-confined environments. Conservation Science in Cultural Heritage, 10, pp.
                                                                                                                                                 185-194
                                                                                                                                            [17] PALLA F., FEDERICO C., RUSSO R., ANELLO L., 2002, Identification of No-
                                                                                                                                                 cardia restricta in biodegraded sandstone monuments by PCR and nested-PCR
                                                                                                                                                 amplification. FEMS Microbiology ecology. vol. 39/1, pp. 85-89
                                                                                                                                            [18] PALLA F., TARTAMELLA E., 2007, Chromatic alteration on marble surfaces ana-
                                                                                                                                                 lyzed by molecular biology tools. Conservation Science in Cultural Heritage, 7,
                                                                                                                                                 pp. 111-127


                                                                                                                                                        Biodeterioramento e conservazione chimica del tempio Bhimkichak, Malhar,
                                                                                                                                                      Chhattisgarh, India

                                                                                                                                                         Parole chiave: biodeterioramento, biofilm, metaboliti microbici, pigmenti

                                                                                                                                                          1. Introduzione
                                                                                                                                                          I microrganismi contribuiscono al degrado dei manufatti lapidei, come monumenti
                                                                                                                                                      storici e statue [1]. Gli acidi ossalico e citrico prodotti da vari tipi di funghi agiscono
                                                                                                                                                      come agenti chelanti, estraendo quindi i cationi metabolici dalla superficie della pietra.
                                                                                                                                                      L’acido ossalico produce una notevole corrosione dei minerali primari e la completa
                                                                                                                                                      dissoluzione dei minerali ferruginosi attraverso la formazione di ossalati di ferro e gel
                                                                                                                                                      di silice [2-3]. I funghi sono un gruppo di organismi eterotrofi che sono stati ritrovati
                                                                                                                                                      sistematicamente su strutture lapidee degradate sia in regioni tropicali che temperate
                                                                                                                                                      [4-5]. Essi possono avere un potenziale di deterioramento maggiore di quello dei
                                                                                                                                                      batteri, poiché producono ed espellono una concentrazione più alta di acidi organici
                                                                                                                                                      [6]. Inoltre, questi microrganismi possono provocare un deterioramento fisico della
                                                                                                                                                      pietra a causa della crescita di una rete di ife all’interno della rete di pori [7]. Abbiamo
                                                                                                                                                      studiato il biodeterioramento di antichi edifici in pietra e la loro conservazione della
                                                                                                                                                      struttura chimica nel sito archeologico del tempio di Bhimkichak (Figure 1-3), che
                                                                                                                                                      si trova in un piccolo villaggio chiamato Malhar, a 35 km di distanza dalla città di
                                                                                                                                                      Bilaspur nello stato di Chhattisgarh. Sono stati investigati la frequenza e il tipo di
                                                                                                                                                      specie fungine che producono il degrado della pietra legato alla formazione di acidi.
                                                                                                                                                          Il tempio di Bhimkichak, costruito nel VI-VII secolo d.C., è in arenaria sedimentaria
                                                                                                                                                      di colore rosso e matrice calcitica; la muratura è formata da conci disposti a bugnato.

                                                                                                                                                          1.1. Problemi di conservazione
                                                                                                                                                          La superficie lapidea del tempio era diventata di aspetto nerastro a causa dei
                                                                                                                                                      depositi di polvere, sporco e vegetazione e micro-vegetazione essiccata. Le aree
                                                                                                                                                      ricoperte sembravano molto vecchie per la formazione di licheni di colore bianco
                                                                                                                                                      leggero e verde spento, presenti su tutta la superficie della pietra. A causa dei
                                                                                                                                                      depositi, il valore estetico del tempio era stato seriamente alterato. Inoltre, questi
                                                                                                                                                      depositi erano molto dannosi per l’integrità del materiale lapideo, quindi è stato
                                                                                                                                                      necessario rimuoverli [8] per evitare che i microrganismi potessero secernere acidi
                                                                                                                                                      deleteri e disgregare l’arenaria [9].

                                                                                                                                                          2. Materiali e Metodi
                                                                                                                                                          2.1. Campionamento e isolamento dei funghi
                                                                                                                                                          In totale 10 campioni sono stati raccolti da diverse aree del tempio di Bhimkichak
                                                                                                                                                      (a Malhar, stato di Chhattisgarh) e portati in laboratorio in condizioni asettiche.
                                                                                                                                                      L’isolamento dei microrganismi è stato eseguito mediante colture in vitro, incubate
                                                                                                                                                      in una camera umida. Due diversi tipi di agar sono stati utilizzati per la selezione
                                                                                                                                                      del materiale di base: l’agar Czapeck-Dox e il Potato dextrose agar. Di questi due,
                                                                                                                                                      il Czapeck-Dox è stato selezionato come materiale di base per le analisi seguenti,
                                                                                                                                                      in quanto questo terreno permette una buona crescita del micelio e una eccellente
                                                                                                                                                      sporulazione della maggior parte dei microrganismi; inoltre, la sua semplice

                                                                                                                                      142
composizione permette di apportare modifiche sostituendo alcuni ingredienti. Le
colture fungine purificate sono state identificate usando tecniche micologiche e sono
state confrontate con quanto riportato in letteratura e manuali di micologia [10-11].


   2.2. Percentuale di frequenza
   La frequenza di casi è stata calcolata come segue:


   		              Numero di campioni dove occorrono specifici organismi
   Frequenza (%) = -------------------------------------------------------------------- ∙ 100
   			                     Numero totale di campioni esaminati


    Tenendo conto di questa, i funghi sono stati raggruppati come specie rare (0-25%
di frequenza), occasionali (26-50%), frequenti (51-75%) e comuni (76-100%).

     2.3. Rimozione dei depositi di polvere e sporco
     Sono stati presi dei provvedimenti dall’Archeological Survey of India per la
rimozione delle concrezioni di polvere e sporco, tramite l’uso di pennelli morbidi, in
modo da mantenere la pietra a un pH neutro, preservarla e consolidarla (Figure 1-3).
Il muschio, i funghi e i licheni sono stati rimossi applicando una soluzione al 2-3% di
ammoniaca in acqua e rimossi meccanicamente con l’ausilio di pennelli di nylon [8].
Incrostazioni nere dovute ai residui di depositi di micro-vegetazione sono apparse
dopo la rimozione dello spesso strato di muschio, funghi e licheni che era stato
dilavato con l’aiuto di una soluzione diluita di acido ossalico in acqua; a causa della
penetrazione profonda della crescita della micro-vegetazione all’interno della pietra,
è stata effettuata solo una pulitura superficiale, usando una soluzione ammoniacale
con l’aiuto di un pennello morbido di nylon. Una soluzione diluita di un detergente non
ionico con ammoniaca liquida è stata applicata alla superficie trattata per rimuovere
polvere, sporco e ogni traccia di acido e ammoniaca rimasti sulla superficie durante
il trattamento chimico (Figure 1b-c, 3b-c). Per inibire la micro-vegetazione, una
soluzione al 2% acquosa di sodio pentaclorofenato è stata applicata sulla superficie
pulita e asciutta.
     Le strutture in pietra fragile e con l’aspetto polverulento sono state consolidate




                                                                                                      CONSERVATION SCIENCE IN CULTURAL HERITAGE
mediante l’applicazione di uno strato di rivestimento a base di silicato di etile (Figura
2b), che forma un legante di gel di silice (SiO2 aq.) di aspetto vetroso, con rilascio di
etanolo (tramite evaporazione) come prodotto secondario [12].
     È importante notare che la quantità di materiale consolidante della pietra era
relativamente più alta nel caso di pietre danneggiate o polverizzate (Figura 2c). Questo
può dipendere dalla presenza di una maggiore porosità. Il materiale consolidante è
stato applicato a pennello, impregnando fino a saturazione la superficie della pietra
deteriorata e sfaldata.

    2.4. Caratteristiche delle soluzioni protettive
    È essenziale che la soluzione protettiva applicata sui monumenti sia di buona
qualità. Dovrebbe essere incolore e trasparente e non diventare gialla o colorata
con il tempo, ma rimanere stabile per un lungo periodo. Dovrebbe anche offrire
al monumento una protezione accettabile contro l’umidità e il suo film dovrebbe
essere resistente e forte abbastanza per proteggere la superficie della pietra da
concrezioni dannose. Inoltre, per la protezione del tempio di Bhimkichak è stato
scelto un composto (Wacker BS-290) di base silano-silossano, che è stato diluito
con Mineral Turpentine Oil (MTO) in rapporto 1:16 e applicato sul monumento con un
pennello a setola morbida. Con l’uso di MTO come solvente, è apparso un leggero
imbrunimento temporaneo, ma la superficie protetta ha poi gradualmente riacquisito
il suo aspetto originario grazie alla lenta evaporazione del solvente. Questo composto
è idrorepellente e impedisce all’acqua di depositarsi sulla superficie lapidea [13].

   3. Risultati e discussioni
   Nel corso del presente studio, sono state identificate 8 diverse specie fungine che
hanno causato il degrado del monumento (Tabella 1). Le specie fungine entravano in
composizione nei biofilm che ricoprivano il substrato lapideo causando il degrado del
monumento. I biofilm di diverse ed intense cromie, variabili dal verde al rosso scuro,

                                                                                                143
                                                                                                                                                       avevano alterato l’aspetto estetico della pietra. Nella fase di infiltrazione, il fungo
                                                                                                                                                       estende le sue ife nella parte interna della pietra, costituendo colonie più estese. I
S. P. Gupta, K. Sharma, B. S. Chabra - Biodeteriotation and chemical conservation of Bhimkichak temple, Malhar, Chhattisgarh, India




                                                                                                                                                       risultati del presente lavoro convengono con diversi studi svolti da ricercatori. Una
                                                                                                                                                       ricerca precedente [14] ha riportato che il design dell’edificio crea delle implicazioni
                                                                                                                                                       relativamente al degrado provocato dall’infiltrazione delle acque meteoriche all’interno
                                                                                                                                                       della superficie lapidea e che l’attacco da parte dei microrganismi accelera i processi
                                                                                                                                                       di degrado. Alka Jain et al., (2008) ha dimostrato che un’umidità eccessiva nei
                                                                                                                                                       materiali delle costruzioni aiuta la crescita microbica. La crescita di licheni endolitici
                                                                                                                                                       e funghi può essere usata per descrivere l’adattamento eco-fisiologico di questi in
                                                                                                                                                       ambienti estremi, come studiato da Bungartz et al. [15]. La biodiversità presente nelle
                                                                                                                                                       differenti aree geografiche è piuttosto diversa e la loro determinazione, nel caso di
                                                                                                                                                       batteri, cianobatteri, alghe e funghi, raramente può basarsi solo su colture in vitro
                                                                                                                                                       [14], ma prevede un’indagine multidisciplinare [16-17].

                                                                                                                                                           4. Conclusioni
                                                                                                                                                           Per proteggere questi monumenti, risulta di fondamentale importanza pianificare
                                                                                                                                                       un programma di conservazione preventiva, in cui riveste notevole importanza la
                                                                                                                                                       rivelazione e identificazione di colonie microbiche e che, successivamente, siano
                                                                                                                                                       selezionati i prodotti con caratteristiche funzionali adeguate a rallentare il degrado
                                                                                                                                                       della superficie lapidea [12]. Questi dovrebbero essere scelti in maniera tale che siano
                                                                                                                                                       chimicamente stabili per lunghi periodi e che non provochino alterazioni cromatiche
                                                                                                                                                       sulla superficie lapidea. È inoltre necessario che tali prodotti forniscano protezione
                                                                                                                                                       contro l’umidità a monumenti e sculture. Infine dovrebbero essere abbastanza
                                                                                                                                                       resistenti da proteggere la superficie lapidea.

                                                                                                                                                          Ringraziamenti
                                                                                                                                                          Gli Autori esprimono la loro gratitudine al Dr. Arun Raj T. Archeologo
                                                                                                                                                       Soprintendente, Archeological Survey of India, Raipur Circle, Raipur; al Dr. K. S.
                                                                                                                                                       Rana, Direttore (Scienza), Archeological Survey of India, Dehraudun; a Shri K.C.
                                                                                                                                                       Shrivastava Dy. S.A. e a A.K. Pandey ASAC, ASI, Raipur Circle, Raipur, per il loro
                                                                                                                                                       incoraggiamento e i loro consigli.



                                                                                                                                                Summary
                                                                                                                                                Stone cultural heritage materials are at risk of bio-deterioration caused by diverse
                                                                                                                                            populations of microorganisms living in biofilms. The microbial metabolites of these bi-
                                                                                                                                            ofilms are responsible for the deterioration of the underlying substratum and may lead
                                                                                                                                            to physical weakening and discoloration of stone [1,18]. Fungal ability in producing
                                                                                                                                            pigments and organic acids have a crucial role in the discoloration and degradation of
                                                                                                                                            different types of stone in cultural heritage objects. Additionally, stone objects may sup-
                                                                                                                                            port the communities of microorganisms that are active in the biodeterioration process.
                                                                                                                                            This investigation focuses on the mycological analyses of microbial biofilm from the
                                                                                                                                            Bhimkichak temple, in Malhar of Bilaspur District of Chhattisgarh state which is made
                                                                                                                                            of sandstone, and is heavily colonized by fungi. Eight fungal species on the sandstone
                                                                                                                                            were isolated. Aspergillus sp. was observed, a common species in the stone structure
                                                                                                                                            of this monument . The identified micro fungi cause discoloration as well as mechani-
                                                                                                                                            cal exfoliation of the building stone material which was analyzed through mechanical
                                                                                                                                            hyphae penetration and production of dark pigments and organic acids.


                                                                                                                                                Riassunto
                                                                                                                                                I materiali lapidei appartenenti ai beni culturali sono a rischio di biodeterioramento
                                                                                                                                            a causa della proliferazione dei microrganismi che entrano nella composizione dei bio-
                                                                                                                                            film. I metaboliti microbici di questi biofilm sono responsabili del degrado del substrato
                                                                                                                                            sottostante e possono portare a un indebolimento fisico e alterazione cromatica della


                                                                                                                                      144
superficie lapidea [1,18]. La capacità dei funghi di produrre pigmenti e acidi organici
ha un ruolo fondamentale nel degrado di differenti tipi di pietra costituenti i beni cul-
turali. Inoltre, i materiali lapidei possono sostentare le comunità microbiche che sono
attive nei processi di biodeterioramento fornendo dei composti che possono essere
metabolizzati. Questo lavoro si focalizza sull’analisi micologica del biofilm microbico
proveniente dal tempio Bhimkichak a Malhar, nel distretto Bilaspur dello stato di Chhat-
tisgarh, che è stato costruito in arenaria ed è estesamente colonizzato da funghi. In
questo lavoro, sono state isolate otto specie fungine appartenenti ad Aspergillus sp. I
micro-funghi identificati provocano decolorazione ed esfoliazione meccanica del ma-
teriale lapideo, a causa della penetrazione meccanica delle ife e della produzione di
pigmenti scuri e acidi organici.


    Résumé
    Les matériaux pierreux appartenant aux biens culturels sont à risque de bio-dété-
rioration à cause de la prolifération des micro-organismes qui entrent dans la composi-
tion des bio-films. Les métabolites microbiens de ces bio-films sont responsables de la
dégradation du substrat sous-jacent et peuvent amener à un affaiblissement physique
et à une altération chromatique de la surface pierreuse [1,18]. La capacité des cham-
pignons de produire des pigments et des acides organiques a un rôle fondamental
dans la dégradation de différents types de pierre constituant les biens culturels. En
outre, les matériaux pierreux peuvent sustenter les communautés microbiennes qui
sont actives dans les processus de bio-détérioration fournissant des composés qui
peuvent être métabolisés. Ce travail se focalise sur l’analyse mycologique du bio-film
microbien provenant du temple Bhimkichak à Malhar, dans le district Bilaspur de l’état
de Chhattinsgarh, qui a été construit en grès et est amplement colonisé par des cham-
pignons. Dans ce travail, ont été isolées huit espèces fongiques appartenant à Asper-




                                                                                                  CONSERVATION SCIENCE IN CULTURAL HERITAGE
gillus sp. Les micro-champignons identifiés provoquent la décoloration et l’exfoliation
mécanique du matériau pierreux, à cause de la pénétration mécanique des hyphes et
de la production de pigments sombres et d’acides organiques.


   Zusammenfassung
   Zu den Kulturgütern zählende Steinmaterialien unterliegen aufgrund der Proliferati-
on der in die Zusammenstellung der Biofilme eintretenden Mikroorganismen einer Ver-
witterungsgefahr. Die mikrobischen Metabolite dieser Biofilme sind für den Verfall des
darunter liegenden Substrats verantwortlich und können eine physische Schwächung
sowie eine farbliche Änderung der Steinfläche bewirken. [1,18].
   Die Fähigkeit von Pilzen, Pigmente und organische Säuren zu produzieren, spielt
im Rahmen der Verwitterung der unterschiedlichen, das Denkmal bildenden Stein-
arten eine grundlegende Rolle. Darüber hinaus können Steinmaterialien in die Ver-
witterungsprozesse aktiv eingebundene Mikrobengemeinschaften erhalten, da sie
umwandelbare Verbindungen liefern. Diese Arbeit konzentriert sich auf eine im Tem-
pel Bhimkichak in Malhar, im Bezirk Bilaspur des Staats Chhattinsgarh durchgeführte
mykologische Analyse des mikrobischen Biofilms, im Rahmen derer die Sandstein-
konstruktion eine extreme Pilzbesiedelung aufwies. Im Verlauf dieser Tätigkeit wurden
acht, dem Aspergillus sp. angehörige Pilzsorten isoliert.
   Die identifizierten Mikropilze verursachen durch die mechanische Penetration der


                                                                                            145
                                                                                                                                            Hyphen und die Produktion dunkler Pigmente sowie organischer Säuren einen Farb-
S. P. Gupta, K. Sharma, B. S. Chabra - Biodeteriotation and chemical conservation of Bhimkichak temple, Malhar, Chhattisgarh, India



                                                                                                                                            verlust und die mechanische Abblätterung des Steinmaterials.


                                                                                                                                                Resumen
                                                                                                                                                Los materiales lapídeos que constituyen los bienes culturales están a riesgo de
                                                                                                                                            biodeterioro a causa de la proliferación de los microorganismos que entran en la com-
                                                                                                                                            posición de las biopelículas. Los metabolitos microbianos de estas biopelículas son
                                                                                                                                            responsables de la degradación del substrato subyacente y pueden causar una de-
                                                                                                                                            bilitación y alteración cromática de la superficie lapídea [1,18]. La capacidad de los
                                                                                                                                            hongos de producir pigmentos y ácidos orgánicos desempeña un papel fundamental
                                                                                                                                            en la degradación de diferentes tipos de piedra que constituyen los bienes cultura-
                                                                                                                                            les. Además, los materiales lapídeos pueden sustentar las comunidades microbianas
                                                                                                                                            activas en los procesos de biodeterioro proporcionando compuestos que se pueden
                                                                                                                                            metabolizar. Este artículo se centra en el análisis micológica de una biopelícula micró-
                                                                                                                                            bica procedente del templo Bhimkichak en Malhar, en el distrito Bilaspur del Estado
                                                                                                                                            de Chhattinsgarh, construido en arenisca y ampliamente colonizado por hongos. En
                                                                                                                                            este trabajo, se han aislado ocho especies fungíneas que pertenecen a Aspergillus sp.
                                                                                                                                            Los micro-hongos identificados provocan la decoloración y exfoliación mecánica del
                                                                                                                                            material lapídeo, debido a la penetración mecánica de las hifas y a la producción de
                                                                                                                                            pigmentos oscuros y ácidos orgánicos.


                                                                                                                                               Резюме
                                                                                                                                               Каменный материал, являющий культурным достоянием, находится в состо-
                                                                                                                                            янии биораспада по причине роста микроорганизмов, которые входят в состав
                                                                                                                                            биопленки. Микробные метаболиты этих биопленок виновны в ухудшении основ-
                                                                                                                                            ного субстрата и могут привести к физическому ослаблению и изменению цвета
                                                                                                                                            каменной поверхности [1,18]. Способность грибов производить пигменты и ор-
                                                                                                                                            ганические кислоты играет очень важную роль в распаде различных видов кам-
                                                                                                                                            ней, принадлежащих культурному наследию. Кроме этого, каменные материалы
                                                                                                                                            могут поддерживать микробные сообщества, активизирующиеся в процессах би-
                                                                                                                                            оразложения, предоставляя компосты, которые могут быть метаболизированы.
                                                                                                                                            Данная работа сосредоточена на микологическом анализе микробной биоплен-
                                                                                                                                            ки, взятой из храма Бхимкичак в Малхаре (район Биласпур, штат Чхаттинсгарх),
                                                                                                                                            который выстроен из песчаника и значительно покрыт грибами. В данной работе
                                                                                                                                            выделяются восемь видов грибов, относящихся к Aspergillus sp. Идентифициро-
                                                                                                                                            ванные микрогрибы вызывают обесцвечивание и механическое отшелушивание
                                                                                                                                            каменного материала по причине механического проникновения гиф и выработке
                                                                                                                                            темных пигментов и органических кислот.


                                                                                                                                              Ամփոփում
                                                                                                                                              Մշակութային ժառանգության պատկանող քարե նյութերը բիոքայքայման ռիսկի
                                                                                                                                            են ենթարկվում շնորհիվ միկրոօրգանիզմների տարածմանը բիոֆիլմի կազմի մեջ:
                                                                                                                                            Այս բիոֆիլմերի մանրէաբանական նյութափոխանակիչները պատասխանատու են
                                                                                                                                            քարի մաշվելուն և կարող են հանգեցնել քարի մակերեսի ֆիզիկական թուլացման
                                                                                                                                            և գունաթափման [1,18]: Սնկերի ունակությունը արտադրել պիգմենտներ և


                                                                                                                                      146
օրգանական թթուներ մեծ ազդեցություն ունի տարբեր տիպի պատմական քարերի
վրա: Ավելին, քարե նյութերը կարող են պահպանել մանրէաբանական խմբերը,
որոնք ակտիվորեն նպաստում են քայքայմանը, տրամադրելով միացություններ, որ
կարող են փոխակերպվել: Այս աշխատանքը նկարագրում է բիոֆիլմի միկոլոգիական
մանրէաբանական վերլուծությանը Bhimkichak Malhar տաճարում, Chhattinsgarh
պետության Bilaspur շրջանի, որը կառուցվել է ավազաքարով և լայնորեն բնակված է
սունկերով: Այս աշխատանքում մեկուսացած են ութ տեսակի սունկեր որ պատկանում
են Aspergillus Sp. տեսակին: Այս միկրո–սունկերը գունաթափում և մեխանիկական
քայքայման են ենթարկում քարե նյութերը, որովհետև մեխանիկորեն մտնում էն
քարի մեջ և արտադրում են մուգ գույնի պիգմենտներ և օրգանական թթուներ:




                                                                                   CONSERVATION SCIENCE IN CULTURAL HERITAGE




                                                                             147
