自然界存在一类能产电的细菌，这些细菌能够把细胞内产生的电子传递到细胞外，在导线上形成微弱的电流。南京师范大学环境学院邓欢教授带领土壤电信号团队对全国范围不同水体底泥的产电细菌及其产电信号进行了十余年的持续研究，发现河流、湖泊、海洋底泥中普遍存在大量而且种类多样的产电细菌。每克底泥中产电细菌数量可达1亿个。“这些产电细菌产生的电流虽然不足以驱动用电设备，但可以作为指示环境变化的电信号。”团队的研究生李涛介绍说。
基于这一发现，团队发明了一种特殊的传感器，传感器的阳极埋设在底泥中，阴极漂浮在水面下方，底泥中的产电细菌把自身产生的电子传递给细胞外的阳极，电子从阳极通过导线到达阴极，并与水中的溶解氧发生缓慢的还原反应，产物是水：O2+4H++4e=2H2O。自然条件下，还原反应进行的很慢，因此导线上的电流很微弱。污染排放事件发生的时候，重金属污染物如Cu2+和Cr6+会立刻与阴极表面的电子发生还原反应变成Cu和Cr3+，还原反应进行的非常快，从而引起导线上的电流和电压快速上升，出现电流或电压峰。通过电信号峰，就可以知道发生了水体重金属污染排放事件。而此时，产电细菌躲在底泥里面工作，水中的重金属污染物难以进入底泥深处，从而保证了产电细菌不会被污染抑制。产电细菌把电子源源不断的输送到阴极表面，确保了在任何时候发生水体污染排放事件，都会有电信号产生。“产电细菌就像躲藏在掩体后面监视水质的哨兵，帮助我们解决了不能及时捕捉污染排放事件的技术瓶颈”，邓欢说。
传统的监测技术依赖人工定期或不定期的去现场采集水样，当排污口向水体排放重金属废水时，难以立即被发现，往往若干天后通过采样检测或得到群众举报才被发现。但此时污染物已扩散，其对生态环境的破坏程度和治理成本都因为发现滞后，而成倍增加。因此，探索能及时捕捉水体重金属污染事件的新型监测技术具有十分重要的意义。
目前，土壤电信号团队实现了将传感器电信号通过云平台发送到手机或电脑的功能。“我们的目标是让环保人员在办公室或者家里，也能够实时捕捉到重金属污染排放事件，这样就能早发现，早处置，更好的保护我们的绿水青山”，邓欢说。该传感器系统可以应用于监测工业污水排放、自然水体，以及农业灌溉用水中铜铬汞铅砷等多种具有较强氧化性的重金属。而且，监测过程不使用化学试剂，也不产生污染。该传感器系统已获多项专利授权，国内外同行在国际著名学术刊物Chemosphere(化学圈)上用较大篇幅介绍了该传感器系统，并评价为是一项突破(breakthrough)。土壤电信号团队正在野外积极开展各种水体的应用测试，在应用实践的过程中不断完善和拓展产电细菌“哨兵”的功能。