I 1873 flyttet han til Larvik og startet egen legepraksis. Fra kjemikeren Peter Waage hadde han hørt at det skulle eksistere en mineralsk vannåre i Larviksområdet, og dette begynte han å lete etter. Høsten 1876 gravde Holm ved bredden av Farriselva og fant det som senere fikk navnet Josefinekilden, etter den daværende dronning Josefine av Norge og Sverige. Han tok vannprøver fra kilden, analyserte prøvene og fastslo at vannet inneholdt de samme mineralene som den såkalte Linaaebrønnen et annet sted i distriktet. Våren 1877 fant han to andre kilder som også var rike på mineraler; prøvene viste imidlertid at i motsetning til kilden han hadde funnet den foregående høsten hadde disse to et høyt innhold av jern. Det samme hadde en fjerde kilde som han fant høsten 1878. Han fikk Waage, som var professor i Christiania, til å utføre de nøyaktige analysene av de ulike funnene. Allerede i 1876/1877 kontaktet Holm de lokale myndighetene med sikte på å erverve grunnen der den første kilden han hadde funnet, kom opp i dagen. Han skrev at han ville utrede muligheten for å etablere en brønn og en tilhørende kuranstalt.